К ЛЕКЦИИ №24

«Инструментальные методы анализа» рефрактометрия.

Литература:

1.В.Д. Пономарёв «Аналитическая химия» 1983год 246-251

2.А.А. Ищенко «Аналитическая химия» 2004 год стр 181-184

Рефрактометрия.

Рефрактометрия является одним их самых простых физических методов анализа с затратой минимального количества анализируемого вещества и проводится за очень короткое время.

Рефрактометрия - метод, основанный на явлении преломления или рефракции т.е. изменении направления распространения света при переходе из одной среды в другую.

Преломление, так же как и поглощение света, является следствием взаимодействия его со средой. Слово рефрактометрия означает измерение преломления света, которое оценивается по величине показателя преломления.

Величина показателя преломления n зависит

1)от состава веществ и систем,

2) от того, в какой концентрации и какие молекулы встречает световой луч на своем пути, т.к. под действием света молекулы разных веществ поляризуются по-разному. Именно на этой зависимости и основан рефрактометрический метод.

Метод этот обладает целым рядом преимуществ, в результате чего он нашел широкое применение как в химических исследованиях , так и при контроле технологических процессов. 1)Измерение показатели преломления являются весьма простым процессом, который осуществляется точно и при минимальных затратах времени и количества вещества. 2) Точное определение показателя преломления света и точность определения содержания анализируемого вещества. Обычно рефрактометры обеспечивают точность до 10%. Рефрактометрия находит применение для определения состава двухкомпонентных растворов и для тройных систем.

Методы рефрактометрии применяют для контроля подлинности и чистоты, для идентификации индивидуальных веществ, для определения строения органических и неорганических соединений при изучении растворов и в других исследованиях.

Показатель преломления.

Отклонение светового луча от первоначального направления при переходе его из одной среды в другую тем больше, чем больше разница в скоростях распространения света в двух

данных средах.

Рассмотрим преломление светового луча на границе каких-либо двух прозрачных сред I и II. Условимся, что среда II обладает большей преломляющей способностью и, следовательно, n1 и n2 - показывает преломление соответствующих сред. Если среда I -это не вакуум и не воздух, то отношение sin угла падения светового луча к sin угла преломления даст величину относительного показателя преломления n _отн. Величина n _отн. может быть так же определена как отношение показателей преломления рассматриваемых сред.

sin α n_II

n_отн. = ----- = ---

sin β n_I

В еличина показателя преломления зависит

1)от природы веществ

Природу вещества в данном случае определяет степень формируемости его молекул под действием света - степень поляризуемости. Чем интенсивней поляризуемость, тем сильнее преломление света.

2)длины волны падающего света

Измерение показателя преломления проводится при длине волны света 589,3 нм (линия D спектра натрия).

3)температуры, при которой проводится измерение. Обязательным условием определения показателя преломления является соблюдение температурного режима. Обычно определение выполняется при 20±0,3⁰С.

При повышении температуры величина показателя преломления уменьшается, при понижении - увеличивается. Поправку рассчитывают по следующей формуле:

n^t=n²⁰+ (20-t) ·0,0002

Влияние температуры на значения показателей преломления газов и жидких тел связано с величинами их коэффициентов объемного расширения. Объем всех газов и жидких тел при нагревании увеличивается, плотность уменьшается и уменьшается показатель

Показатель преломления, измеренный при 20⁰С и длине волны света 589,3 нм, обозначается индексом n_D²⁰

Зависимость показателя преломления от длины световой волны называется дисперсией. Чем меньше длина волны, тем значительнее преломление. Поэтому, лучи разных длин волн преломляются по-разному. Зависимость показателя преломления гомогенной двухкомпонентной системы от ее состояния устанавливается экспериментально, путем определения показателя преломления для ряда стандартных систем, содержание компонентов в которых известно.

3)концентрации вещества в растворе.

Для многих водных растворов веществ показатели преломления при разных концентрациях и температурах надежно измерены , и в этих случаях можно пользоваться таблицами. Практика показывает, что при содержании растворенного вещества, не превышающем 10-20%, наряду с графическим методом в очень многих случаях можно пользоваться линейным уравнением типа:

n=n_о+FC,

где,

n-показатель преломления раствора,

nо- показатель преломления чистого растворителя,

C- концентрация растворенного вещества,

F-эмпирический коэффициент, величина которого найдена

путем определения коэффициентов преломления растворов известной концентрации.