Лабораторная работа №1. Знакомство с устройством и принципом работы рефрактометра

В электромагнитном поле молекулы вещества поляризуются. При этом в поле видимого света возникает только электронная поляризация. Мерой поляризуемости молекулярной электронной оболочки является рефракция. Рефракция не зависит от температуры и агрегатного состояния, это характеристическая константа вещества.

Способность вещества преломлять свет характеризуется показателем преломления или коэффициентом рефракции. Относительный показатель преломления, которым обычно пользуются для данной цели, представляет собой отношение скоростей света в воздухе и в данном веществе n_о = C_о / С, а абсолютный - с учетом скорости света в вакууме равен 1,003 n.

Показатель преломления каждого вещества увеличивается при уменьшении длины волны проходящего света. Кроме того, показатель преломления в значительной степени зависит от температуры среды, уменьшаясь при ее увеличении. В связи с этим указанные два параметра обязательно конкретизируются при обозначении величины показателя преломления, например, n_D^t обозначает, что показатель преломления относится к длине волны желтой линии натрия, равной 589,3 нм при определенной температуре.

Часто вместо относительного показателя преломления пользуются удельной рефракцией, вычисляемой по формуле Лорентц – Лоренца:

r = (n² – 1) / (n² + 2) ^.1/ ρ,

где n – относительный показатель преломления, найденный экспериментально; ρ – плотность вещества, определенная при одной и той же температуре с относительным показателем преломления.

Еще чаще применяют величину молярной рефракции, определяемую по формуле:

R = (n² – 1) / (n² + 2)^. M / ρ,

где М – молекулярная масса вещества.

Можно предположить, что поляризуемость молекулы приближенно равна сумме поляризуемостей составляющих ее атомов или ионов. Следовательно, молекулярная рефракция является аддитивной величиной. Для насы щенных веществ ее можно рассчитать по сумме атомных рефракций углерода, водорода, кислорода карбонильной группы, кислорода спиртовой группы. Если же вычисляют молекулярную рефракцию ненасыщенного вещества, то к полученным данным прибавляют еще инкрименты двойной или тройной связи по числу их.

Аддитивность имеет место и для рефракции жидких смесей (растворов). Рефракция смеси равна сумме рефракций компонентов, отнесенных к их молярным долям (χ) в смеси. При этом необходимо выполнение только одного условия: в смесях должно отсутствовать сильное межмолекулярное взаимодействие, приводящее к ассоциации. Такому условию подчиняются смеси гомологов, близких по строению и химическим свойствам.

Следовательно, для молярной рефракции бинарной смеси можно написать:

R = χ₁R₁ + (1 – χ₁) R₂.

Этой формулой можно пользоваться для расчета состава смесей.