2.7 – Densitet

Figur 2.11 – Objekter der synker i vand, har større densitet end vand; objekter der flyder i vand, har lavere densitet end vand.

Densitet (massefylde), er en fysisk egenskab for stof, der sammenligner massen af en stof, med dets volumen. Ethvert stof har en unik densitet, som adskiller det fra andre stoffer. Densitet bruges i kemi på mange måder. Densitet bruges også til at forudsige, om en objekt vil synke eller flyde i en væske, eller i luften. Hvis et objekt er har mindre densitet end en væske, vil objektet flyde når det placeres i væsken. I figur 2.11, synker bly-objektet i vand, fordi densiteten af bly, er større end densiteten af vand. Kork flyder imidlertid i vand, fordi korks densitet er lavere end vands.

Beregning af densitet

Når først massen og volumen af et stof er målt, kan vi sætte dem i et forhold som kaldes densitetsligningen:

\textup{Densitet}=\frac{\textup{massen\, af\, stoffet}}{\textup{volumen\; af\; stoffet}}

I stoffer med en høj densitet, har partiklerne tendens til at være tæt pakkede, hvor i stoffer med lav densitet, er partiklerne længere fra hinanden. Derfor, har metaller som for eksempel guld og bly højere densiteter, fordi deres atomer er tæt pakket i små volumener, hvor gasser har lav densitet, fordi deres atomer er langt fra hinanden i store volumener.

I det metriske system, er densiteterne for flydende og faste stoffer, normalt udtrykt som gram per kubikcentimeter (g/cm3), eller gram per milliliter (g/mL). Densiteten for en gas, er normalt udtrykt som gram per liter (g/L). Tabel 2.8 indeholder densiteterne for nogle almindelige stoffer.

Konceptforståelse 2.9

Kemikalier

a. I diagram a, har den grå kasse en densitet på 4,5 g/cm3. Er densiteten for den grønne kasse den samme, lavere, eller højere end den grå kasses?

b. I diagram b, har den grå kasse en densitet på 4,5 g/cm3. Er densiteten på den grønne kasse den samme, lavere eller højere end den grå kasses?

Svar

a. Den grønne kasse har den samme volumen som den grå kasse. Imidlertid, har den grønne kasse en højere masse på vægten, hvilket betyder, at dens masse/volumen forhold er større. Derfor, er densiteten for den grønne kasse højere end for den grå kasse.

b. Den grønne kasse har den samme masse som den grå kasse. Den grønne kasse har imidlertid, et støre volumen, hvilket betyder at dens masse/volumen forhold er mindre. Derfor, er densiteten for den grønne kasse lavere end densiteten for den grå kasse.

Opgaveeksempel 2.9

Beregning af densitet

Høj-densitets lipoprotein (HDL), er en type af kolesterol, der sommetider kaldes for “den gode kolesterol”, og den måles rutinemæssigt i blodprøver. Hvis en prøve på 0,258 g HDL har et volumen på 0,215 cm3, hvad er densiteten af HDL prøven?

Løsning

Trin 1:
Angiv de oplyste og ønskede mængder

 

 

 

Trin 2:
Opskriv densitetsligningen.

\textup{Densitet}=\frac{\textup{massen\; af\; stoffet}}{\textup{volumen\; af\; stoffet}}

Trin 3:
Udtryk massen i gram og volumen i cm3

Massen af HDL prøven = 0,258 g
Volumen af HDL prøven = 0,215 cm3

Trin 4:
Indsæt massen og volumen i densitetsligningen, og beregn densiteten

tre SC
Densitet = \frac{0,258\; \textup{g}}{0,215\; \textup{cm}^{3}}= \frac{1,20\; \textup{g}}{1\; \textup{cm}^{3}}=1,20\; \textup{g/cm}^{3}
tre SC tre SC

Læringscheck 2.9

Lav-densitets lipoprotein (LDL), sommetider kaldet for “den skadelige kolesterol”, måles også rutinemæssigt i blodprøver. Hvis en3,80 g prøve af LDL, har et volumen på 0,362 cm3, hvad er densiteten så af LDL prøven?

Svar

Densitet = \frac{0,380\; \textup{g}}{0,362\; \textup{cm}^{3}}= \frac{1,05\; \textup{g}}{1\; \textup{cm}^{3}}=1,05\; \textup{g/cm}^{3}

Densitet af faste stoffer

Densiteten af faste stoffer, beregnes ud fra deres masse og volumen. Når et fast stof er fuldstændig nedsænket i vand, fortrænger det et volumen af vand, der er lig med volumenet af det faste stof. I figur 2.12, øges vandets niveau fra 35,5 mL til 45,0 mL, efter zinkobjektet er blevet nedsænket. Fordi objektet erstattede 9,5 mL (45,0 mL – 35,5 mL) vand, har objektet af zink, et volumen på 9,5 mL. Densiteten af zink, beregnes efterfølgende på denne måde:

\textup{Densitet}=\frac{68,60\; \textup{g\; Zn}}{9,5\; \textup{mL}}=7,2\; \textup{g/mL}

Figur 2.12 – Densiteten af et fast stof kan bestemmes, ved det volumen vand, som det fortrænger, fordi et nedsænket objekt, fortrænger samme mængde vand, som dets eget volumen.

Opgaveeksempel 2.10

Bestemmelse af densitet ved fortrængt volumen

Et blylod, der bruges i en dykkers bælte, har en masse på 226 g. Når loddet forsigtigt placeres i en stor volumeninddelt cylinder som indeholder 200,0 cm3 vand, øges niveauet af vandet til 220,0 cm3. Hvad er densiteten af blyloddet (g/cm3)

Løsning

Trin 1:
Angiv de oplyste og den ønskede mængder

Trin 2:
Opstil densitetsligningen

\textup{Densitet}=\frac{\textup{massen\; af\; stoffet}}{\textup{volumen\; af\; stoffet}}

Trin 3:
Udtryk massen i gram og volumen i cm3

Masse af blyvægt = 226 g

Volumen af blyloddets vægt, er det samme som volumen af vandet som det fortrænger, hvilket beregnes på denne måde:

Vandniveau efter objektet blev nedsænket = 220,0 cm3
Vandniveau før objektet blev nedsænket = 200,0 cm3
Vand der er blevet fortrængt (blyloddets volumen) = 20,0 cm3

Trin 4:
Indsæt massen og volumen i densitetsligningen, og beregn densiteten. Vær sikker på at bruge volumen af det fortrængte vand, og ikke den oprindelige volumen af vandet.

tre SC
Densitet = \frac{226\; \textup{g}}{20,0\; \textup{cm}^{3}}= \frac{11,3\; \textup{g}}{1\; \textup{cm}^{3}}=11,3\; \textup{g/cm}^{3}
tre SC tre SC
← Forsiden 3. Stof og energi →