10. Рефрактометрія. Теоретичні основи. Способи рефрактометричного визначення концентрації розчиненої речовини

Рефрактометрія заснована на вимірюванні відносних показників заломлення розчинів. Відносним показником заломлення n називають відношення швидкостей світла у повітрі c_n і в даному середовищі с_с:

.

При проходженні через яке-небудь середовище світло як електромагнітне ви­промінювання взаємодіє з молекулами й атомами речовин і змінює свою швидкість. Найбільшу швидкість світловий промінь має у вакуумі (с₀ = 3∙10⁸м/с). Повітря має бі­льшу оптичну густину в порівнянні з вакуумом, і в ньому світло має меншу швид­кість. Абсолютний (стосовно вакууму) показник заломлення повітря N_n =c₀/c_n = 1,00027. Для зручності показники заломлення інших речовин вимірюють по відно­шенню до повітря. Абсолютний показник заломлення N і відносний показник залом­лення п зв'язані залежністю:

N = l,00027n.

Показник заломлення залежить від природи речовини, її густини й концентрації, а також від типу розчинника, температури та інших факторів.

У рефрактометрах для вимірювання показника заломлення в якості середовищ використовують розчин речовини й оптичне скло. Показник заломлення позначають з індексом, що показує температуру, при якій було зроблено вимірювання, наприклад, . Індекс D позначає довжину хвилі лінії D спектра випромінювання натрієвої лампи (λ_D = 589.3нм). Розрахунок концентрації речовини за показниками заломлення розчину ве­дуть кількома способами.

За калібрувальним графіком. Калібрувальний графік будують за результа­тами вимірювання показників заломлення розчинів із відомою концентрацією речовини. Для визначення концентрації визначуваної речовини вимірюють показник заломлення аналізованого розчину, а потім на графіку за показником заломлення визначають концентрацію визначуваної речовини.

За таблицями. Для багатьох речовин розроблені таблиці, в яких наведено показники заломлення розчинів різних речовин із відомою концентрацією. Для визначення концентрації визначуваної речовини вимірюють показник заломлення аналізованого розчину, потім за таблицями визначають концентрацію визначуваної речовини.

За рефрактометричним фактором. Якщо відомий рефрактометричний фактор, то для розрахунку концентрацій використовують формулу:

де: n_р — показник заломлення розчину; n₀ ― показник заломлення розчинника; F ― аналітичний рефрактометричний фактор, що показує збільшення показника заломлення при рості концентрації речовини на 1%.

Рефрактометричний фактор F визначають експериментально або за таблицями показників заломлення.

Використання рефрактометрії в аналізі

Рефрактометричний аналіз застосовують для визначення в розчинах багатьох речовин, лікарських препаратів, спирту. Цей метод відрізняється простотою й швид­кістю виконання, дешевизною приладів і може застосовуватися для аналізу одноком­понентних. двохкомпонентних і трикомпонентних систем. Метод рефрактометрії знайшов широке застосування в аналізі ліків. Недоліком методу є його низька чутли­вість і точність. Рефрактометричний аналіз застосовується для визначення речовин у розчинах, що мають порівняно високі концентрації (> 1,0 %). Аналіз розчинів меншої концентрації рефрактометричним методом приводить до великих помилок.