Рефрактометрія

РЕФЕРАТ на тему:

" Рефрактометрія" .

РЕФРАКТОМЕТРІЯ (від лат. refractus — переломлений і …метрия) — сукупність методів і засобів виміру показників переломлення n середовища: вимір кута переломлення світлавимір кута повного внутрішнього відображенняінтерференційний методфотометричний метод (залежність коефіцієнта відображення світла на границі двох середовищ від відношення n) — інші методи, у т.ч. иммерсионний і тіньовий (вимір перепаду n у неоднорідних середовищах).

Показник переломлення n — одне з найбільше часто досліджуваних властивостей рідини і рідкого розчину. У фізичній хімії застосовуються різні функції показника переломлення:

• итома рефракція ;

• ольна рефракція .

Рефракція суміші є щирою властивістю, якщо уводиться величина щирої молекулярної маси і псевдомольним властивістю, якщо уводиться величина аддитивной молекулярної маси.

Установлено, що в рідких системах, що наближаються по своєму поводженню до ідеальних, добре дотримується правило аддитивности (у масових частках РА і РВ) питомих рефракций:

.

З цього рівняння шляхом перетворення масових часток (РА і РВ) у мольний обсяг (VA і VB) можна перейти до рівняння, з якого випливає, що f (n) є объемно-аддитивним властивістю:

(1).

Функція f (n) уводиться по.

• ладстону-Далю: f (n) = n-1.

• бо по Лорентуу-Лоренцу .

Аналіз відповідних функцій показує, що міра відхилення від аддитивности найменша, коли f (n) уводиться по Гладстону-Далю.

З рівняння (1), підставляючи в нього f (n) = n-1, можна вивести рівняння об'ємно-частковий аддитивности:

.

Мольно-аддитивной модифікацією показника переломлення буде функція:

.

Аналіз відносин і показує, що при розширенні в системі правилу аддитивности краще задовольняє показник переломленняпри стиску правило аддитивности краще задовольняє функція Fn.

На ізотермах показника переломлення екстремум зустрічається нечасто. Тому про характер процесів, що протікають у системі, судять по діаграмах відхилення показника переломлення від аддитивности? n.

У дуже великому числі систем хімічна взаємодія приводить до позитивних відхилень показника від аддитивности. Рівняння, що зв’язує з відхиленнями від аддитивности питомої рефракції:

.

Необхідно враховувати, що в одній і тій же системі вид ізотерм може істотно змінюватися при переході від червоної до фіолетового частинам спектра.

Рефрактометрия не відноситься до чуттєвих методів ФХА. Основний недолік полягає в особливостях функції Fn — мольно-аддитивной модифікації показника переломлення.

Дійсно, .

А для мольної рефракції (при f (n)=n-1):

.

У системах з хімічно невзаємодіючими компонентами і дуже малі, і тому також як і однаково мало відмінні від нуля. Але тому що в системах із взаємодією в переважній більшості випадків і однозначні і близькі по абсолютній величині, те і близькі до нуля, тобто функції Fn і RM незалежно від глибини взаємодії, що протікає в системі, дуже близькі до аддитивним.

Достоїнство рефрактометрии: малий час виміру і нескладність виконання експерименту.

Рефрактометрия один із широко використовуваних в аналізі речовин метод, що дозволяє досить просто визначити речовина находящееся в рідкому стані, чи визначити концентрацію двухкомпонентних розчинів.

Розглянемо детальніше принципи виміру і можливості цього методу.

Рефрактометрия — метод, заснований на явищі переломлення, зміні прямолінійного поширення світла при переході з одного середовища в іншу, називаного рефракцією.

Показником переломлення (коефіцієнтом переломлення) називають відношення синуса кута падіння лучачи світла до синуса кута його переломлення [1].

sin a/sin b = n.

Якщо промінь світла переходить з чи вакууму з повітря в інше середовище, то кут падіння завжди більше кута переломлення. При збільшенні кута падіння, змінюється співвідношення між частками світлової енергії минаючої в інше середовище і відбитої від її. При куті падіння 400 і вище, промінь світла цілком відбивається від поверхні роздягнула і називається кутом повного внутрішнього відображення. Знаючи кут повного внутрішнього відображення, можна визначити показник переломлення.

n = 1/sin а'.

де а'-угол повного внутрішнього відображення.

У зв’язку з тим, що показник переломлення залежить від довжини хвилі, існують кілька показників переломлення для тих самих речовин, що мають наступні позначення:

nпоказник переломлення жовтої лінії натрію (лінія D).

nC-показник переломлення червоної лінії водню (лінія C).

nF-показник переломлення синьої лінії водню (лінія F).

nпоказник переломлення фіолетової лінії водню (лінія G).

Тому що показник переломлення залежить від внутрішнього стану речовини, він також залежить від температури, тиску, концентрації, природи розчинника. Тому для систематизації отриманих результатів, приймається показник переломлення (прийнятих стандартними), знятий при температурі 20±0,3 0С, у спектрі натрію (598,3 нм). Отриманий у даних умовах показник переломлення має позначення n20, що і використовується в довідкових даних основних фізико-хімічних властивостей речовин.

Звичайний вимір показника переломлення проводять при температурі 20 0С. Однак, при вимірах в умовах іншої температури, уводять виправлення на температуру по формулі [2].

n' = n20 + (20-t)*0,0002.

де n'-показатель переломлення при вимірюваній температурі, n — стандартний показник переломлення, t — температура, при якій проводився вимір.

Для води і водяних розчинів при температурах 20±5 0С показник переломлення змінюється практично на ту саму величину, тому в цьому інтервалі температур, для водяних розчинів температурне виправлення вносити не потрібно.

Найбільш розповсюдженому в аналітичних лабораторіях є рефрактометри Аббе, принципова схема якого представлена на малюнку 1.

Рефрактометр Аббе дозволяє застосовувати висвітлення не монохроматичним, а білим світлом, відкаліброваним під жовту лінію натрію. При цьому в окулярі 5 виходить пофарбована границя полючи. Схема проходження лучачи світла в рефрактометр Аббе при різних кутах повороту призми показана на мал. 1.

Для визначення показника переломлення на рефрактометрі Аббе 2−3 краплі досліджуваної речовини поміщають між половинками призми і щільно стискають їх. Поворотом чи дзеркала джерела світла, яскраво висвітлюють призму білим світлом. Усі поле в окулярі повинне бути освітлене рівномірно (мал. 1, а). Нерівномірне висвітлення полючи, темні плями на ньому вказують на недостатню кількість узятої для аналізу рідини. У такому випадку варто розкрити призми, додати трохи крапля досліджуваної рідини і знову щільно зжати їх. Пропускаючи воду необхідної температури в обкладку призми, домагаються сталості температури призми і исследуемою речовини. Після цього поворотом призми домагаються появи темного полючи в окулярі. Поява темного полючи відповідає такому положенню призми, при якому з лучем світла відбувається повне внутрішнє відображення від поверхні роздягнула між призмою і досліджуваною речовиною. Якщо границя в окулярі не різка чи пофарбована, то домагаються компенсатором різкої границі темного полючи.

Точність виміру на рефрактометрах Аббе досягає 0,0001 — 0,0003.

Показник переломлення досліджуваної речовини в рефрактометрі Аббе звичайно відраховують безпосередньо по чи шкалі визначають за допомогою спеціальних таблиць.

На практиці рефрактометрия використовується для визначення концентрації розчинів, якщо її величина не нижче 3%.

Для більшості водяних розчинів у який міститься одна розчинена речовина, залежність показника переломлення від концентрації виражається наступним рівнянням З = (n-n0)/F.

де n — показник переломлення розчину, n0 — показник переломлення розчинника, F — фактор показника переломлення, що показує величину приросту показника переломлення при збільшенні концентрації розчину на 1%.

Значення F можна знайти в довідковій літературі, чи обчислити самостійно експериментальним шляхом. Для найбільше часто виконуваних визначень існують таблиці і діаграми, що дозволяють досить швидко проводити необхідні обчислення (Додаток 1).

При аналізі потрійних систем, не можна точно визначити по показнику переломлення значення концентрацій. Тому для рішення цієї задачі додатково використовують який або інший фізико-хімічний метод, з використанням якого знаходять концентрацію аналізованого розчину.

Наприклад, можна подивитися на діаграму визначення потрійної суміші вода-етанол-метанол, яка на основі показника переломлення досліджуваної суміші і її щільності дозволяє визначити концентрації усіх вхідних у неї компонентів.

Література.

1. Ляликов Ю. С. Фізико-хімічні методи аналізу. М., «Хімія», 1973. 536с.

2. Шаповалова В. А. Заболотний В.А. — Харків, ИМП «Рубикон» 1995.-400с.,.