Vinden het volume van een reageerbuis of NMR-buis is een gebruikelijke chemieberekening, zowel in het laboratorium om praktische redenen als in de klas om te leren hoe eenheden te converteren en meld significante cijfers. Hier zijn drie manieren om het volume te vinden.
Bereken dichtheid met behulp van het volume van een cilinder
Een typische reageerbuis heeft een afgeronde bodem, maar NMR-buizen en bepaalde andere reageerbuizen hebben een platte bodem, dus het volume dat ze bevatten is een cilinder. U kunt een redelijk nauwkeurige volumemaat krijgen door de binnendiameter van de buis en de hoogte van de vloeistof te meten.
- De beste manier om de diameter van een reageerbuis te meten, is door de breedste afstand tussen de binnenste glazen of plastic oppervlakken te meten. Als u helemaal van rand tot rand meet, neemt u de reageerbuis zelf op in uw metingen, wat niet correct is.
- Meet het volume van het monster van waar het begint aan de onderkant van de buis tot de basis van de meniscus (voor vloeistoffen) of de bovenste laag van het monster. Meet de reageerbuis niet vanaf de onderkant van de basis tot waar deze eindigt.
Gebruik de formule voor het volume van een cilinder om de berekening uit te voeren:
V = πr2h
waar V volume is, π is pi (ongeveer 3.14 of 3.14159), r is de straal van de cilinder en h is de hoogte van het monster
De diameter (die u hebt gemeten) is tweemaal de straal (of straal is een halve diameter), dus de vergelijking kan worden herschreven:
V = π (1/2 d)2h
waar d diameter is
Voorbeeld volumeberekening
Stel dat u een NMR-buis meet en de diameter 18,1 mm en de hoogte 3,24 cm vindt. Bereken het volume. Meld uw antwoord tot op 0,1 ml nauwkeurig.
Eerst wil je de eenheden omzetten zodat ze hetzelfde zijn. Gebruik cm als uw eenheden, want een kubieke centimeter is een milliliter! Dit bespaart u problemen als het tijd is om uw volume te melden.
Er zijn 10 mm in 1 cm, dus 18,1 mm omzetten in cm:
diameter = (18,1 mm) x (1 cm / 10 mm) [let op hoe de mm annuleert]
diameter = 1,81 cm
Steek nu de waarden in de volumevergelijking:
V = π (1/2 d)2h
V = (3,14) (1,81 cm / 2)2(3,12 cm)
V = 8.024 cm3 [van de rekenmachine]
Omdat er 1 ml is in 1 kubieke centimeter:
V = 8.024 ml
Maar dit is onrealistische precisie, gezien uw afmetingen. Als u de waarde rapporteert tot op 0,1 ml nauwkeurig, is het antwoord:
V = 8,0 ml
Zoek het volume van een reageerbuis met dichtheid
Als u de samenstelling van de inhoud van de reageerbuis kent, kunt u omhoog kijken zijn dichtheid om het volume te vinden. Denk eraan, dichtheid gelijk massa per volume-eenheid.
Pak de massa van de lege reageerbuis.
Pak de massa van de reageerbuis plus het monster.
De massa van het monster is:
massa = (massa gevulde reageerbuis) - (massa lege reageerbuis)
Gebruik nu de dichtheid van het monster om het volume te vinden. Zorg ervoor dat de dichtheidseenheden hetzelfde zijn als die van de massa en het volume dat u wilt rapporteren. Mogelijk moet u eenheden converteren.
dichtheid = (massa van het monster) / (volume van het monster)
De vergelijking herschikken:
Volume = dichtheid x massa
Verwachten fout in deze berekening van uw massametingen en van elk verschil tussen de gerapporteerde dichtheid en de werkelijke dichtheid. Dit gebeurt meestal als uw monster niet zuiver is of als de temperatuur verschilt van die gebruikt voor de dichtheidsmeting.
Het volume van een reageerbuis vinden met behulp van een maatcilinder
Merk op dat een normale reageerbuis een ronde bodem heeft. Dit betekent dat het gebruik van de formule voor het volume van een cilinder een fout in uw berekening oplevert. Ook is het lastig om de binnendiameter van de buis te meten. De beste manier om het volume van de reageerbuis te vinden, is door de vloeistof over te brengen naar een schone maatcilinder om een meting uit te voeren. Merk op dat er ook een fout zal zijn in deze meting. Tijdens het overbrengen naar de maatcilinder kan een klein volume vloeistof in de reageerbuis achterblijven. Vrijwel zeker zal een deel van het monster in de maatcilinder blijven wanneer u het terug in de reageerbuis brengt. Houd hier rekening mee.
Combineren van formules om volume te krijgen
Nog een andere methode om het volume van een afgeronde reageerbuis te krijgen, is om het volume van een cilinder te combineren met de helft van het volume van de bol (het halfrond dat de ronde bodem is). Houd er rekening mee dat de dikte van het glas aan de onderkant van de buis kan verschillen van die van de muren, dus er is een inherente fout in deze berekening.