ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Измерение газов из "Экспериментальные методы в неорганической химии" Почти всегда количество газа определяют по объему. Поскольку объем газк очень сильно зависит от давления, температуры, влажности и в небольшой степени также от вида газа, то точное измерение газа является очень трудной задачей. [c.436] Для точного определения объема в качестве запорной жидкости применяют только ртуть. Напротив, если достаточна умеренная точность, то в качестве запорных жидкостей применяют воду, раствор N32804 и т. д. (см. стр. 430) и производят измерение объема при помощи обычной газовой бюретки. При этом, как правило, устанавливается давление, приближающееся к атмосферному , которое точно измеряют барометром. Бюретки обычно снабжают вверху двух- или трехходовым краном, и в зависимости от цели применения они могут иметь расширение известного объема в верхней или нижней части. Часто для расширения области измерений удобно подключать параллельно бюретке некоторые вспомогательные объемы [260]. Кроме того, может быть удобным прочное соединение газовой бюретки с аппаратом, в котором получают газ [261]. Для измерения больших количеств газа обычно используют газовые часы они должны быть всегда заполнены водой до требуемого уровня и стоять строго вертикально. При постоянной скорости потока с таким же успехом можно использовать прибор для измерения скорости газа и рассчитать количество газа по скорости потока и времени. Большие количества газа можно определять взвешиванием вытесненной воды. Наконец, можно получить точно известное количество газа при помощи электролизера и кулонометра. [c.436] Растворимость большинства газов в водных растворах, используемых для жидкостного затвора, настолько значительна, что более или менее точное определение объема достигается только при условии, что жидкость затвора полностью насыщена газом, подлежащим измерению. Насыщение газовой смесью должно происходить так, чтобы сохранялось парциальное давление отдельных компонентов, так что, строго говоря, для каждого состава газа должна применяться особая жидкость для затвора и соответственно особая бюретка. Разумеется, что объем газа изменяется, если газ соприкасается с жидкостями, содержащими ЫНз, Вгг, ЗОз и т, д., при заметном их парциальном давлении. [c.436] Температура оказывает значительное влияние на объем газа. Поэтому бюретки почти всегда окружают водяной рубашкой, а равномерность распределения температуры обеспечивают медленным перемешиванием. В случае сухого газа предел погрешности при измерении объема 0,1% соответствует допустимому колебанию температуры 0,3°. Чувствительность к изменению температуры газа, насыщенного водяным паром, еще больше ( 0,2°), что обусловлено сильным возрастанием упругости водяного пара. [c.436] ГОЙ стороны, для измерения объема сухих газов не требуется сильного высушивания, так как остаточное давление водяного пара 0,76 мм рт. ст. вызывает ошибку в измерении объема 0,1%, если измерение проводят при атмосферном давлении. [c.437] Газы при откачивании насосом Тёплера часто собирают в мерных цилиндрических трубках (ср. стр. 441), в которых их затем измеряют и идентифицируют, добавляя абсорбционную жидкость. Для выравнивания температуры эвдиометр при помощи зажима полностью погружают на несколько минут в ртуть, имеющую комнатную температуру, а затем быстро измеряют при атмосферном давлении. Преимущество этого способа в том, что при его применении обходятся без смазанных жиром кранов однако точное измерение объема при этом почти невыполнимо. Поэтому в большинстве случаев предпочитают измерять газ в закрытой системе, в которую обычно газ вводят с помощью насоса Тёплера (см. стр. 442). Более удобна, но не всегда применима конденсация жидким воздухом. Если должен быть измерен сухой газ, то измерительный сосуд следует тщательно высушить просасыванием сухого воздуха или откачиванием. [c.437] Предел точности этих приборов определяется тем, что измерение объема должно проводиться в довольно широкой трубке. [c.437] Поэтому часто [266] устанавливают определенный объем при помощи кольцевой метки, которая наносится на узкой части трубки, и пренебрегают понижением мениска. При применении объемов, выбранных подходящим образом (например, 1,4 и Омл), определяют и промежуточные значения. Если и в этом случае для точного отсчета давления применяют широкую мано1 етрическую трубку, то устанавливают соответствующим образом приделанное острие [267]. Определенные очень небольшие количества газа можно измерять при помощи колокола, помещенного внутри широкой трубки, который закрывается благодаря подъему ртути [268]. Для этого может служить также капилляр между двумя кранами. [c.437] которые количественно конденсируются жидким воздухом, как правило, при работах в высоком вакууме конденсируются в отростке колбы, соединенной с широкой манометрической трубкой подобно тому, как это показано на рис. 221. Если известен объем колбы ( 200 мл) и трубопровода до метки на манометре, а также и прирост объема, приходящийся на 1 мм манометрической трубки, то можно легко рассчитать объем газа для небольших количеств газа можно применять небольшой сосуд, предназначенный для тензиометрических измерений. Для обеспечения равномерного распределения температуры колбу погружают в воду, температура которой точно равна комнатной, или помещают всю установку в воздушный термостат. [c.437] Для перевода газа в бюретку при помощи жидкого воздуха можно предусмотреть конденсационный отросток, объем которого известен, или же производить конденсацию в U-образной трубке, соединенной с верхним или нижним концом бюретки (рис. 226), а после испарения вытеснить газ ртутью в бюретку. При этом можно обойтись без верхнего крана, если ртуть установить у метки, сделанной на капилляре. Расширенную часть U-образной трубки целесообразно окружить упругой металлической пластинкой, доходящей до низа, так чтобы при охлаждении большая часть конденсата собиралась прежде всего там. [c.437] Если требуется очень точно измерить небольшой объем газа, то следует иметь в виду, что мениск ртутного манометра можно легко установить с точностью 10 8 мм при помощи контактного острия, прочно укрепленного в очень широкой трубке. Измеряемое давление может быть небольшим, что важно, поскольку в этом случае определять объем можно отдельно от измерения давления при помощи любой узкой бюретки. Чтобы проследить за небольшим изменением объема газа при атмосферном давлении, в биологических исследованиях применяют простые приборы, в которых, например, два объема газа соединяют при посредстве У-образного капиллярного манометра [269]. [c.438] Вследствие сильной зависимости объема газа от давления и температуры, как правило, измеренные объемы газа необходимо отнести к единым условиям давления и температуры. Нормальными условиями считают температуру 0°С, давление 760 мм рт. ст. и отсутствие влаги. Объемы газов, которые отнесены к нормальным условиям, обозначают стоящей впереди буквой (н. мл) 270]. [c.438] Прежде чем произвести пересчет найденного объема газа, следует внести поправки (приведенные на стр. 414) на длину ртутного столба. Кроме того, если объем газа измеряли во влажном состоянии, следует вычесть упругость водяного пара. Величину этой поправки, сильно зависящую от температуры, следует брать из таблицы. Для чистой воды она составляет 2—3% и больше. Изменение объема сосуда в зависимости от температуры следует учитывать только при очень точных измерениях для сосудов из обычного стекла оно составляет около 0,003% на один градус. [c.438] Пересчет на нормальные условия можно производить по уравнению идеальных газов, если давление газа не сильно отклоняется от 760 мм рт. ст. и не требуется особой точности. [c.438] Объем газа можно привести к нормальным условиям также номографическим способом. Очень удобна сетчатая таблица [275], поскольку она позволяет не только определить поправочный фактор [276, 277], но и провести полный расчет. Сетка, при помощи которой можно очень удобно и наглядно установить нормальный объем, приведена на стр. 634 вместе с данными, необходимыми для вычерчивания сетки [278]. Такая сетка с прямыми [279] или наклонными [280] направляющими линиями позволяет точно вычислить поправочный коэффициент дальнейший расчет производят, как правило, по таблицам логарифмов или со счетной линейкой. О полном расчете объема при помощи прямых направляющих линий см. [281]. [c.438] Наконец, пересчет объема газа на нормальные условия можно провести чисто экспериментальным путем. Для этого поступают следующим образом любой объем воздуха вместе с небольшим количеством воды или применяемой для затвора жидкостью запирают при помощи и-образного дифференциального манометра, наполненного ртутью. При этом давление следует выбрать таким, чтобы оно соответствовало тому давлению, которое имел бы газ при нормальных условиях, причем его объем после насыщения водой при соответствующей температуре остался бы неизменным затем, чтобы определить нормальный объем, следует установить только равенство давлений [282]. В литературе описаны многочисленные применяющиеся для этого приборы [283, 284]. [c.438] Если давление при измерении объема немного отличается от 760 мм рт. ст., то можно без большой ошибки при пересчете применять уравнение идеального газа. Определив объем, который занимал бы данный газ при нормальных условиях, можно легко рассчитать число молей, деля найденный объем газа на молярный объем при нормальных условиях. Если измерение объема, как это часто бывает при точных работах, производят при небольшом давлении, то этот упрощенный метод в большинстве случаев недопустим, так как при этом, по крайней мере у тех газов, у которых температура Бойля лежит очень высоко, ошибка достигает примерно 3%. [c.439] Значения а, приведенные в табл. 41 для ряда пар веществ, зависят от вида обоих газов, а также от температуры. Очевидно, в неблагоприятных случаях ошибки могут достигать также величины порядка процентов. [c.440] Откачивание (эвакуирование) сосудов, т. е. более или менее полное удаление газа, уже было описано на стр. 407, причем возможность дальнейшего использования газа не учитывалась. Данный раздел посвящен переливанию газов, что следует понимать как полный перевод определенного количества газа из одного сосуда в другой. Излагаемые здесь методы частично применимы для создания газового потока внутри закрытой системы. [c.440] которые хранят при атмосферном давлении в простых цилиндрических трубках над ртутью, можно легко перевести в другой сосуд, переливая газ под ртутью. При этом предполагается, что в распоряжении имеется ртутная ванна соответствующего размера. Однако этот метод не следует очень рекомендовать, так как даже при осторожной работе в резиновых перчатках нельзя абсолютно исключить возможность проникновения в газ пузырьков воздуха. Чтобы избежать потерь при переливании , используют достаточно большую воронку, которую вставляют во второй сосуд широким концом вниз узкие цилиндрические трубки должны внизу иметь расширение (ср. рис. 308). [c.440] Вернуться к основной статье