Кабинет Министров Украины
Южный Филиал
«Крымский Агротехнологический Университет»
Национального Аграрного Университета
Технологический факультет
Химический анализ вина:
«Спиртометрия»
Выполнила:
Студентка ТБП 21-1
Проверил:
Понамарева Татьяна
Генадьевна
Симферополь 2007 год
Спиртометрия
Спирометрия или алкоголиметрией называется совокупность методов, служащих для определения количества алкоголя (безводного спирта, этилового спирта) в разного рода спиртовых жидкостях, имеющих практическое или техническое значение, например в бражке, спирте, водке, вине, пиве, ликерах и т. п. подобных жидкостях, главными составными частями которых служат алкоголь и вода. Количество алкоголя, находящегося в исследуемом продукте, выражается иногда в процентах по весу, т. е. указывается, сколько весовых частей абсолютного алкоголя содержится в 100 весовых частях данной спиртовой жидкости; но чаще всего для нужд практики искомое содержание алкоголя выражается в объемных процентах, т. е. определяют, сколько объемов (ведер, литров и пр.) абсолютного алкоголя находится в 100 объемах исследуемой спиртовой жидкости. Так как объемы жидкостей сильно меняются с температурой, то, во избежание произвола при вычислении содержания алкоголя в объемных процентах, устанавливаются температуры, к которым должны быть отнесены все расчеты. в России, за единицу объемов принято ведро, и измерения относятся к температуре 1 24/9° P. = 155/9 ° Ц., которая называется нормальной;одна сотая часть ведра абсолютного алкоголя при температуре 12 4/9 ° P. носит название градуса. Число градусов в 1 ведре рассматриваемой спиртовой жидкости при нормальной температуре определяет ее крепость;чистая вода имеет крепость равную 0, а абсолютный алкоголь 100. Зная крепость а, легко вычислить, сколько ведер абсолютного спирта Х находится в данном объеме спиртовой жидкости V, измеренном при 12 4/9 ° Р., а именно Х = V·a/100.
Указывая способы для определения содержания алкоголя, С. в то же время помогает решать разные практические задачи, например, сколько нужно прибавить воды или алкоголя к данной спиртовой жидкости, чтобы придать ей надлежащую крепость и пр. С. имеет большое значение не только для техники, например при винокурении, виноделии и пр., но и в фискальном отношении, при обложении спиртовых жидкостей акцизом или пошлиной. Способы для количественного определения алкоголя основаны на изучении физических свойств спиртовых растворов. 1) Определение % алкоголя при помощи удельного веса спиртовой жидкости, 2) температуры кипения ее и 3) упругости паров.
I. Применение удельного веса для суждения о процентном содержании алкоголя было предложено впервые Гильпином (Gilpin) в 1790 г., который может считаться основателем С. Гильпин произвел множество определений удельного веса спиртовых растворов и дал таблицу, выражающую зависимость удельного веса их от процентного (по объему) содержания в них алкоголя, за нормальную температуру он принял 60° Ф. = 12 4/9°Р. = 15 5/9 ° Ц. Наблюдениями Гильпина воспользовался Траллес, который в 1811 г. дал свои таблицы, применяющиеся и до сих пор и лежащие в основе алкоголиметрических измерений. Кроме Гильпина и Траллеса, тем же вопросом занимались многие ученые (Гей-Люссак, Брикс и др.). Зависимость между удельным весом спиртовых растворов и %-ным содержанием алкоголя по весу изучали Дринкватер, Фоунес, Менделеев, Геннер и др. Каждый из перечисленных ученых дал свою таблицу, при помощи которой, определив удельный вес данного спиртового раствора можно вычислить %-ное содержание в них алкоголя. Таблицы эти разнятся как по назначению, т. е. одни выражают содержание алкоголя в весовых процентах, другие в объемных, так и в деталях, например, одни требуют определения удельного веса по отношению к воде при 4° Ц., в других же за единицу берется вода при 12 4/9 ° P. и пр. Для определения удельного веса спиртовых жидкостей служит пикнометр или чаще всего ареометр, на шкале которого вместо удельного веса выставлены % алкоголя, отвечающие данному удельному весу при нормальной температуре. Такие ареометры называются спиртомерами. Принят спиртомер Траллеса, указывающий содержание алкоголя в объемных процентах. Шкала его разделена на 100 частей; при погружении в жидкость нормальной температуры 12 4/9 ° Р. (для простоты без больших погрешностей берут обыкновенно 12 ½ ° P.) спиртомер опускается до черты 0%, если жидкость чистая вода, и до черты 100%, если взят абсолютный алкоголь. Внутри спиртомера находится термометр для указания температуры жидкости. Кроме таких спиртомеров, употребляются спиртомеры с укороченной шкалой, например от 30% до 100%, 30%-50% и пр., для удобства перевозки. Спиртомеры должны быть проверены, заклеймены и снабжены свидетельствами от правительственных поверочных учреждений. К спиртомеру прилагается стеклянный цилиндр, в который наливается испытуемая спиртовая жидкость. Определение ведется таким образом: налив в цилиндр исследуемой жидкости (стакан предварительно ополаскивают ею), осторожно опускают в него сухой и чисто вытертый спиртомер и смотрят, на какой черте приходится уровень жидкости. Ареометр должен плавать свободно и не касаться стенок стакана. Погружение ареометра должно производиться осторожно, чтобы шкала его, по возможности, меньше была смочена жидкостью над чертой, до которой он погрузится. Когда спирт очень крепок, а температура его выше 12 4/9 ° P., то ареометр может погрузиться ниже черты 100%; тогда для определения крепости такой спирт нужно охладить ниже 12 4/9 ° Р.; глаз нужно держать ближе к поверхности жидкости и смотреть не сверху, а снизу уровня; если уровень жидкости приходится не против черты, а между ними, то положение его определяется примерно, на глаз. В это же время замечают показание термометра в спиртомере. Если термометр в испытуемой жидкости показывает ровно 12 4/9 ° Р., то показание спиртомера дает искомую крепость; если же температура будет больше или меньше, то полученную величину, видимую крепость, еще нужно исправить, пользуясь особыми таблицами, в которых для каждой видимой крепости при разных температурах указывается искомая истинная крепость. Например, при t = 18° P. крепость найдена 66%; в таблице I пересечение граф 18 и 66 даст число 67,1%, которое и будет искомая крепость. Если известен объем испытуемой спиртовой жидкости при 12 4/9 ° Р., то, как сказано выше, легко узнать, сколько в ней находится спирта по объему.
Для практики важно знать, сколько (по объему) находится абсолютного алкоголя в данном объеме спиртовой жидкости, измеренной при какой-либо произвольной температуре, причем искомый объем алкоголя берется при нормальной температуре. Чтобы произвести эти расчеты существует вторая таблица, которая показывает, сколько объемов абсолютного алкоголя содержится в 100 объемах данной спиртовой жидкости при произвольной температуре, если известна видимая крепость при этой температуре. Например, объем спирта при 6° = 200 ведер, видимая крепость 45%; спрашивается, сколько в нем ведер абсолютного алкоголя. С помощью таблицы определяют истинную крепость спирта 48%. Берут таблицу и на пересечении столбцов, отвечающих 48% и 6°, находят число 48,3%, которое указывает, что в 100 объемах данной спиртовой жидкости было 48,3% объема абсолютного алкоголя (при 12 4/9 ° Р.), следовательно, в 200 ведрах было 96,6 ведер алкоголя. При помощи этих двух таблиц вопрос решается и для того случая, когда объем спиртовой жидкости меряется при одной температуре, а крепость при другой. Например, если бы в прежнем примере объем 200 ведер был найден при 10°, а видимая крепость 45% при 6°, то вновь находят истинную крепость 48%, затем берут пересечение столбцов, отвечающих 48% и 10° и находят число 48,1%, показывающее, сколько алкоголя было в 100 объемах взятой жидкости при 10°.
При пользовании таблицами, если температуры и наблюденные крепости выражаются дробными числами, поступают таким образом: доли градуса термометра отбрасываются если они меньше ½ °, в противном случае считаются за целый градус; доли % в показаниях спиртомера прибавляются к показанию таблиц для целых чисел. Если дано содержание алкоголя в % по объему, можно вычислить процентное содержание его по весу для 12 4/9 ° Р. по таблице III. Так как при смешивании безводного спирта с водой происходит сокращение объема, то нельзя непосредственно сказать, какой крепости получится спиртовой раствор, если прибавить известное количество воды к спирту данной крепости. Вопросы этого рода решаются при помощи таблицы IV, в которой даны для температуры 12 4/9 ° Р. удельные веса спиртовых растворов, объемы абсолютного алкоголя и воды, необходимые для получения 100 объемов (в литрах) спирта известной крепости, сокращение, получающееся при смешении алкоголя и воды и вес одного литра спирта различной крепости.
Кроме обыкновенного стеклянного спиртомера Траллеса, употребляется "металлический с 9-ю гирьками", (Рис. 1). Он меньше стеклянного (с полной шкалой) и потому более удобен для перевозки. Металлический спиртомер состоит из медного позолоченного шара А с такой же шкалой Б и стержнем В с грузом т. Шкала разделена на 10 больших делений, которые в свою очередь подразделяются на 5 частей; счет идет снизу. На стержне В находится утонение, при помощи которого на него надеваются круглые гирьки с вырезами; надетая гирька обращается выпуклой стороной вниз и крепко лежит на грузе т. Всех гирек 9, и на них находятся цифры: 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80; на самом спиртомере, внизу шкалы - цифра 90.