Эвдиометр – это лабораторное устройство , которое измеряет изменение объема газовой смеси в результате физического или химического изменения.
В зависимости от измеряемой реакции устройство может принимать различные формы. В целом он похож на градуированный цилиндр и чаще всего бывает двух размеров: 50 мл и 100 мл. Он закрыт на верхнем конце, а нижний конец погружен в воду или ртуть . Жидкость удерживает пробу газа в цилиндре, а градуировка позволяет измерить объем газа.
Для некоторых реакций две платиновые проволоки (выбранные из-за их нереактивности) помещаются в запаянный конец, чтобы между ними могла возникнуть электрическая искра . Электрическая искра может инициировать реакцию в газовой смеси, а по градуировке на цилиндре можно определить изменение объема в результате реакции. Использование устройства очень похоже на использование оригинального барометра , за исключением того, что газ внутри вытесняет часть используемой жидкости.
В 1772 году Джозеф Пристли [1] начал экспериментировать с различными «воздухами», используя свою собственную модернизированную пневматическую ванну , в которой ртуть вместо воды удерживала газы, обычно растворимые в воде. Благодаря этим экспериментам Пристли приписывают открытие многих новых газов, таких как кислород , хлористый водород и аммиак . Он также открыл способ определить чистоту или «качественность» воздуха с помощью «теста азотистого воздуха». Эвдиометр учитывает большую растворимость NO 2 в воде по сравнению с NO, а также реакцию окисления NO в NO 2 кислородом воздуха:
Некоторое количество воздуха соединяется с NO над водой, и более растворимое соединение NO 2 растворяется, в результате чего оставшийся воздух несколько сжимается в объеме. Чем богаче воздух был кислородом, тем сильнее было сокращение. [2]
Марсилио Ландриани изучал пневматическую химию вместе с Пьетро Москати , когда они пытались количественно оценить качество воздуха с помощью теста Пристли на азотную кислоту. Ландриани использовал пневматический желоб в форме высокого градуированного цилиндра над водой. Поскольку он измерял полезность воздуха, он назвал его эвдиометром. [1] Соратник Москати Феличе Фонтана также разработал эвдиометр на тех же принципах и количественно определил полезность воздуха. [3]
С помощью эвдиометра с тестом на азотистый воздух Ян Ингенхауз подтвердил, что пузырьки, выделяемые под водой листьями растений, подвергшимися воздействию солнечного света, были пузырьками кислорода. Его описание фотосинтеза было опубликовано в 1779 году, а в 1785 году он написал об эвдиометрах в Journal de Physique (т. 26, стр. 339). По словам биографа, Ингенхауз указал, что «многие инструменты назывались эвдиометрами, хотя, строго говоря, они не заслуживали этого названия… недоразумения могли существовать, когда не все использовали одни и те же инструменты». [2] : 205
Электрифицированная версия эвдиометра была разработана графом Алессандро Вольтой (1745–1827), [4] итальянским физиком, хорошо известным своим вкладом в разработку электрических батарей и электричества . [5] Помимо своей лабораторной функции, эвдиометр также известен своей частью «пистолета Вольта». [6] Вольта изобрел этот прибор в 1777 году с целью проверки «качественности» воздуха, анализа воспламеняемости газов или демонстрации химического воздействия электричества. Пистолет Вольта имел длинную стеклянную трубку, закрытую сверху, наподобие эвдиометра. Два электрода пропускались через трубку и создавали внутри трубки искровой промежуток. Первоначальное использование этого инструмента Вольтой касалось , в частности, изучения болотных газов . Пистолет Вольты был наполнен кислородом и другим газом. Гомогенную смесь заклеили пробкой . Искру можно было бы ввести в газовую камеру с помощью электродов и, возможно, катализировать реакцию статическим электричеством , используя электрофор Вольта . Если бы газы были легковоспламеняющимися , они бы взорвались и увеличили давление в газовой камере. Это давление будет слишком большим и в конечном итоге приведет к взлету пробки в воздух. Пистолет Вольты был сделан либо из стекла, либо из латуни, однако из-за электричества стекло могло взорваться. Обширные исследования Вольты по измерению и созданию высоких уровней электрического тока привели к тому, что в его честь была названа электрическая единица вольт . [7]
В 1785 году Генри Кавендиш с помощью эвдиометра определил долю кислорода в атмосфере Земли.
Название «эвдиометр» происходит от греческого εὔδιος eúdios , означающего ясный или мягкий, которое представляет собой комбинацию префикса eu- , означающего «добрый», и -dios , означающего «небесный» или «Зевса» (бога неба и атмосферы). ), с суффиксом -метр , означающим «мера». [8] Поскольку эвдиометр изначально использовался для измерения количества кислорода в воздухе , которое, как считалось, было больше в «хорошую» погоду, [9] корень «эудио-» описывает аппарат.
Применение эвдиометра включает анализ газов и определение разницы объемов в химических реакциях. Эвдиометр наполняют водой , переворачивают так, чтобы его открытый конец был обращен к земле (при этом открытый конец удерживают так, чтобы вода не вытекала), а затем погружают в таз с водой. Происходит химическая реакция, в результате которой образуется газ . Один реагент обычно находится в нижней части эвдиометра (который течет вниз, когда эвдиометр перевернут), а другой реагент подвешен на краю эвдиометра, обычно с помощью платиновой или медной проволоки (из-за их низкой реакционной способности ). Когда газ, образовавшийся в результате химической реакции, высвобождается, он должен подняться в эвдиометр, чтобы экспериментатор мог точно определить объем образовавшегося газа в любой момент времени. Обычно человек читает том, когда реакция завершена. Этой процедуре следуют во многих экспериментах, включая эксперимент, в котором экспериментально определяют константу закона идеального газа R.
Эвдиометр по устройству аналогичен метеорологическому барометру . Аналогичным образом, эвдиометр использует воду для выпуска газа в трубку эвдиометра, преобразуя газ в видимое, измеримое количество. Правильное измерение давления при проведении этих экспериментов имеет решающее значение для расчетов, связанных с уравнением PV = nRT , поскольку давление может изменить плотность газа. [10]
