비중의 정의와 측정방법

 

 

1. 비중 (specific gravity)의 정의

1) 비중 (일반시험법) : 검체와 물과의 각각 t'℃ 및 t℃ 에 있어서 같은 체적의 중량비
2) 비중의 일반적인 정의 : 어느 물질의 질량과 그것과 같은 부피의 표준물질의 질량비.

• 어떤 물체의 단위중량과 순수한 물 4℃일때 단위중량의 비를 말하며, 순수한 물 4℃일 때 물의 비중은 1.0이다. 즉, 물을 기준으로 하여 다른 물체와 비교한 것이 비중이다.
• 비중은 순수물질의 고유 물성이며 이를 통하여 미지 물질을 확인하고 화학 반응의 진행 정도, 용액의 농도 확인 및 분체의 입자분포 파악 등에 사용되는 물성이다.
• 고체, 액체의 경우에는 표준물질로서 보통 4℃에 있는 물이, 기체의 경우에는 표준상태 (0℃, 1기압)에 있는 공기, 산소 또는 수소가 각각 사용된다.
• 같은 장소에서는 질량의 비는 무게와 같으므로 비중이라 한다.
• 비중은 온도 및 압력 (기체의 경우)에 따라 달라지며 무차원수로 고체, 액체에 대해서는 그 값이 소수점 이하 5자리까지 밀도와 일치한다.
• 대부분 비중과 밀도는 그 값이 같다고 생각해도 무방하다.

3) 시료의 비중 계산 공식

• d tt': 20℃에서 시료의 밀도 (g/㎠)
• m : 비중병의 질량 (g)
• w : 증류수가 든 비중병을 항온조에서 정치 후 잰 질량 (g)
• w' : 시료가 든 비중병을 항온조에서 정치 후 잰 질량 (g)
• d w20: 20℃에서 증류수의 밀도 (0.99823g/㎤)

 

2. 비중 측정법의 특징

1) 제 1법 (액체 시료 대상)

• 비중병에 의한 측정법 : 가장 많이 이용.
• 쉬프렝겔오스트발트 (sprengelOstwald) 비중병에 의한 측정법 : 소량 시료로 정확한 측정 가능.
• 비중부약계에 의한 측정법 : 간편, 직접 측정 (범위 : 0.700~1.850) 예) 보오매바즁계, 술의 도수 측정, 석유류 A,B,I도 측정 비중계.

2) 제 2법 (광물성 분말 원료 대상) : 시료를 녹이지 않은 등유 사용, 비중병에 의한 측정법.
3) 제 3법 (비중 1이하의 왁스류) : 용해된 시료에 물을 채워서 중량을 측정, 비중병에 의한 측정법.

3. 비중병을이용한 비중 실험 방법

1) 비중병은 보통 내용 10~100ml의 유리 용기로 온도계가 붙은 갈아 맞춘 마개 및 표선과 갈아 맞춘 뚜껑이 있는 측관등이 있다.
2) 깨끗이 건조한 비중병을 뚜껑을 닫은 채로 함께 무게를 잰다. → m
3) 비중병에 액체시료를 채우고 t'℃보다 1~3℃ 낮게 하고 기포가 없게 뚜껑을 잘 닫는다.
4) 넘치는 액체를 휴지로 잘 닦고 액체의 수면이 뚜껑의 표선에 일치 하도록 한다.
(뚜껑에 표선이 없는 경우 뚜껑 꼭대기에 수면이 오도록 조절한다. )
5) 비중병 외부에 물기가 없도록 깨끗이 잘 닦아 건조시킨 후 천천히 온도를 올려 온도계가 t'℃를 나타낼 때 무게를 잰다. → W'
6) 건조된 비중병에 증류수를 넣어 위와 같은 조작을 반복한 후 무게를 잰다. → W
7) 측정된 무게를 식에 대입하여 비중을 계산한다. 비중 계산방법 : 본문 1. 3

4. 비중 측정시 안전 및 유의사항

• 기포가 생기지 않도록 주입한다.
• 비중병 외부에 물기가 없도록 깨끗이 잘 닦아 건조시킨 후 무게를 잰다. (빨리 건조시키려면 알코올로 헹군 후 건조한다.)
• 비중병에 액체나 증류수를 담고 무게를 잴 때 비중병에 들어가는 액체의 증류수의 부피는 똑같아야 하므로 모세관 뚜껑의 수면은 항상 같아야한다.