Метод рефрактометрии

Основан на измерении угла преломления светового луча при переходе из одной среды в другую.

Имеются 2 среды.

Преломление светового луча измеряют с помощью показателя преломления.

вода       α                                 sinα

n = sinβ - отношение синуса угла падения к 

               синусу угла преломления.

	стекло                 b

Показатель преломления зависит от следующих факторов:

1) природа вещества (от состава вещества и строения его молекул).

2) зависит от t. При повышении t значение показателя уменьшается, т.к при этом уменьшается плотность вещества.

Измерение показателя преломления проводят при t =20+- 0,3С. При любой другой температуре учитывают поправку.

3) от длины волны падающего света.

4) от давления среды.

5) от концентрации вещества в растворе.

6) от природы растворителя.

Показатель преломления является важной константой. Им пользуются в качественном и количественном анализе. По величине n можно установить подлинность и чистоту некоторых ЛС. В количественном анализе показатель преломления определяют при установлении концентрации раствора, т.к между ним и концентрацией растворов существует функциональная зависимость.

       n – n⁰               W – концентрация раствора в %

W% =   F               n – показатель преломления исследуемого раствора.

 

n⁰ = 1.3330            n⁰ – показатель преломления растворителя.

для Н2О                F – фактор прироста показателя преломления при увеличении концентрации  на 1%, табличная величина установленная опытным путем.

Если измерение показателя преломления проводилось при t отличной от 20С, то вводят поправку.

                                    n^t = n²⁰ - (20 –t) * 0,0002

Пример: при 25С    n^t = n²⁰ - (20 – 25) * 0,0002 = n²⁰+ 5*0,0002 = n + 0,001

Величину n определяем с помощью приборов – рефрактометров.

3. Устройство рефрактометра:

Основание, корпус. В корпусе имеется 2 камеры, соединенные шарниром. Нижняя камера неподвижна, в ней находится измерительная призма. Верхняя – подвижная, в ней находится осветительная призма.

Для создания постоянной температуры, внутри призмы есть каналы, которые заканчиваются штуцерами. На них надевают резиновые трубки и пропускают воду в течение 15 мин. Один штуцер имеет отверстие, куда вставляется термометр.

При анализе светлых растворов луч света направляют в окно верхней камерой. При анализе окрашенных растворов – в окно нижней камерой.

Слева на корпусе рефрактометра находится винт, предназначенный для подведения границы светотени в точке пересечения диагонали.

Справа имеется винт для устранения спектральной окраски – дисперсионный лимб, слева – зеркало для освещения измерительной шкалы.

Внутри корпуса есть винт для установки прибора на “0” пункт.

Достоинства метода:

1) быстрота,

2) точность,

3) экономичность,

4) простота в техническом исполнении.

Недостатки метода:

1. Низкая чувствительность (можно определять вещества в растворах лишь со сравнительно большой концентрацией, > 5%) При малой концентрации бывают большие ошибки.

 

4. Правила работы с рефрактометром:

1) Перед началом работы призмы промывают очищенной водой. Для этого верхнюю камеру поднимают, а на нижнюю призму наносят несколько капель очищенной воды. При этом нельзя кончиком пипетки касаться призмы. Затем верхнюю камеру опускают, чтобы вода смочила поверхности обоих призм, после этого воду убирают фильтровальной бумажкой или мягкой фланелевой салфеткой.

2) Прибор устанавливают на “0” пункт по соответствующему растворителю. Чаще всего измеряют показатель преломления у водных растворов. В этом случае правильность работы рефрактометра проверяют по воде очищенной, n = 1,3330 (при 20 С). Для этого несколько капель очищенной воды наносят на нижнюю призму и закрывают верхней камерой. Винтом слева границу светотени подводят в точку пересечения диагонали и по шкале определяют n. Если есть спектральная окраска, то ее устраняют дисперсионным лимбом. Если при показателе 1,3330 граница светотени совпадает с визирной линией или точкой пересечения диагонали, то прибор устанавливают на “0” пункт. Если совпадения нет, то призму ещё раз промывают очищенной водой или подводят ключом.

После установления прибора на “0”, призмы насухо вытирают фильтровальной бумажкой или мягкой фланелевой салфеткой.

3) Измерение показателя преломления исследуемого раствора.

На нижнюю призму наносят несколько капель исследуемого раствора глазной пипеткой, предварительно промытую этим раствором. Верхнюю камеру опускают. С помощью винта совмещают границу светотени с точкой пересечения диагоналей. Если есть спектр, то его устраняют дисперсионным лимбом или винтом справа. По шкале определяют n вещества.

4) После окончания работы призмы промыть очищенной водой. Протирают насухо. Если измерения закончены, то между призмами помещают кусочки ф/бумаги, закрывают камеры и зеркало. Делают расчеты.

Концентрацию определяют по специальным рефрактометрическим таблицам или рассчитывают по формуле.

Достоинства метода:

5) быстрота,

6) точность,

7) экономичность,

8) простота в техническом исполнении.

Недостатки метода:

2. Низкая чувствительность (можно определять вещества в растворах лишь со сравнительно большой концентрацией, > 5%) При малой концентрации бывают большие ошибки.