Рефрактометрия

Рефрактометрические методы анализа основаны на измерении показателя преломления. Сущность метода заключается в следующем. Если луч света переходит из одной среды в другую и оптическая плотность этих сред различна, то он частично отражается от поверхности раздела, а частично переходит во вторую среду, изменяя при этом свое первоначальной направление, т.е. преломляется. Показателем (коэффициентом) преломления называется отношение синусов угла падения и угла преломления луча света. Коэффициент преломления является одной из характерных констант вещества. он зависит от природы вещества, а также от длины волны падающею света и температуры окружающего воздуха.

Если на поверхность раздела двух сред падает сложный луч, то при входе во вторую среду он раскладывается на несколько монохроматических лучей. Поэтому на границе света и тени возникает радужная полоска – спектр. При определении показателя преломления он мешает, чтобы устранить это явление в оптическую систему приборов вводят специальные призмы (призмы Амичи), которые собирают спектр в один луч.

Рефрактометры (рисунок 3) – приборы, предназначенные для определения показателя преломления. Основными узлами рефрактометра являются осветительная и измерительная призмы. Современные приборы позволяют определять показатель преломления с точностью 10^-4-10^-5, количество вещества для определения мало (от 0,005 до 0,05 г), время определения также невелико – все это достоинства рефрактометрических методов.

Поляриметрия

Поляриметрический метод основан на измерении вращения плоскости поляризации света оптически активными веществами.

Свет представляет собой электромагнитные волны, колебания которых происходят во всех плоскостях, перпендикулярных направлению луча. Если такой луч света пропустить через пластинку поляроида или призму Николя, то каждая волна этого пучка разлагается на две составляющие, направленные в перпендикулярных осях, одна из составляющих поглощается, и колебания луча далее происходят только в одной плоскости. Луч света с колебаниями векторов в одной плоскости называется поляризованным, а плоскость, в которой колеблется вектор электромагнитной волны – плоскостью поляризации.

рефрактометр РПЛ-3 рефрактометр ИРФ 454Б2М

Рисунок 3 – Внешний вид рефрактометров

Некоторые вещества способны поворачивать плоскость поляризации на определенный угол, такие вещества называются оптически активными. Оптической активностью обладают некоторые органические вещества, имеющие в своей молекуле несимметричные углеродные атомы (например, глюкоза, фруктоза, сахароза и др.). Разные вещества по разному способны поворачивать плоскость поляризации. Если вещества вращают плоскость поляризации по часовой стрелке (при наблюдении навстречу лучу), их называют правовращающими и обозначают знаком «+» или «D», если – против часовой стрелки – левовращающими и обозначают знаком «-» или «L». Способность вещества вращать плоскость поляризации в ту или иную сторону является его характерной особенностью и при регламентированных условиях имеет строго определенную величину, которая называется его удельным вращением [α].

Угол поворота плоскости поляризации зависит от природы вещества, его концентрации в исследуемом растворе, толщины слоя исследуемого раствора, длины волны, температуры и природы растворителя.

Угол вращения плоскости поляризации свежеприготовленных растворов некоторых веществ с течение времени может изменяться и только затем приобретает равновесное значение. Это явление называется мутаратацией, причиной которой служит превращение одних форм вещества в другие, обладающие различными значения удельного вращения (например, превращение α-глюкозы в β-глюкозу). Чтобы ускорить мутаратацию, следует нагреть раствор в течение 15мин при температуре ≈100⁰С или прибавить небольшое количество аммиака.

Поляриметрию широко используют при определении содержания углеводов в пищевых продуктах.

Для измерения вращения плоскости поляризации используют приборы - поляриметры (рисунок 4).

Недостатком поляриметрического метода является необходимость использования сравнительно больших навесов анализируемых веществ, а также необходимость осветления исследуемых растворов.

Рисунок 4 – Внешний вид поляриметра