3.1 密度的測定
密度是物質的一個重要的物理常數。利用密度的測定可以區分化學組成相類似而密度不同的液體化合物,可以鑒定液體化合物的純度以及定量分析溶液的濃度。由于測定密度比較麻煩,也不易準確測定,因而常采用測定相對密度予以代替。
相對密度是指一定體積的某物質在一定溫度時(20℃)的質量與同體積4℃純水質量的比值,通常用來表示。其測定方法有密度計法、密度瓶法兩種。
3.1.1 密度計法
密度計以前稱為比重計,用密度計測定液體的相對密度是比較方便的。根據使用范圍的不同,密度計的大小和形狀有所不同(圖3-1),基本上可分為兩大類:一類用于測定相對密度大于1的液體的密度,叫作重表;另一類用于測定相對密度小于1的液體的密度,習慣上叫作比輕計或輕表。密度計是基于浮力原理,其上部細管內有刻度標簽表示相對密度,下端球體內裝有水銀或鉛粒。將密度計放入液體樣品中即可直接讀出其相對密度,該法操作簡便迅速,適用于大量且準確度要求不高的測量。

圖3-1 密度計
測定液體相對密度時,要將被測液體盛放在有一定高度和一定直徑的量筒內,裝入的液體不要太滿,但應能將密度計浮起。然后把密度計擦干凈,用手拿住其上端,輕輕地插入量筒,用手扶住使其緩緩上升,直至穩定地浮在液體之中停止不動。不要使密度計與容器壁接觸,密度計也不可突然放入液體內,以防密度計與量筒底相碰而受損。讀數時,眼睛視線應與液面在同一個水平位置上,注意視線要與彎月面最低處相切。測定相對密度的同時還應測定液體的溫度。
將密度計讀數及溫度讀數記下后,即得試驗溫度時的相對密度。也可由下列公式換算成20℃時該液體的相對密度
:
(3-1)
式中 t——試驗時的溫度,℃;
γ——相對密度的溫度校正系數。
油品相對密度的平均溫度校正系數見表3-1。
表3-1 油品相對密度的平均溫度校正系數

測定完畢,應將密度計洗干凈,用干凈柔軟的布小心擦干,輕輕放回密度計筒內,以備下次再用。
3.1.2 密度瓶法
密度瓶法適用于液體有機試劑的相對密度的測定。主體的容積一般為15~25mL,側管的尖端呈毛細管狀,溫度計的分度位為0.1℃(圖3-2)。

圖3-2 密度瓶
1—密度瓶主體;2—側管;3—側孔;4—罩;5—溫度計
測量時將清潔干燥的密度瓶精確稱量至0.001g,其質量為m1,再用已知密度的液體(如水)充滿密度瓶,裝上溫度計(瓶中應無氣泡),置于恒溫槽內,10min鐘后取出,將瓶中液面調至密度瓶刻度線處,擦干瓶外壁,稱量得到已知液體在測定溫度時(由于液體的體積與溫度有關,必須使密度瓶在恒溫槽內恒溫,偏差為±0.03℃)的質量,倒去已知液體,將瓶干燥,倒入待測液體,恒溫10min,用同法測得待測液體在測定溫度時的質量為m2。
在測定質量時,每個數據都應重復測定兩次以上,平行誤差應小于0.0004。
試液相對密度()按下式計算:
(3-2)
式中 m1——密度瓶的質量,g;
m2——密度瓶及樣品的質量,g;
m3——密度瓶及水的質量,g;
0.99823——將20℃時的相對密度()換算為
時的系數,即水在20℃時的密度。
因為液體的密度隨溫度的變化而變化,所以在測定液體的相對密度時,必須注意控制恒溫水浴的溫度,使其準確到0.1℃,并最好與室溫相近。對于恒溫水浴中的水樣及樣品,要在其溫度恒定后再進行測定。