2.2 Рефракция растворов

Аддитивность имеет место и для рефракции растворов. Рефракция смеси равна сумме рефракций компонентов, отнесенных к их долям в смеси. Для молекулярной рефракции бинарного раствора можно написать:

. (55)

Аналогично для удельной рефракции имеем:

, (56)

где индексы 1 и 2 относятся к компонентам, и– мольная и массовая доли первого компонента в растворе.

Формулы (55) и (56) используются для определения состава смесей и рефракций компонентов.

3 Показатель преломления

Показатель преломления определяют с помощью рефрактометров различного типа, измеряя предельный угол падения.

Известно, что скорость света в среде зависит от ее плотности. Чем плотнее среда, тем меньше скорость распространения света в ней. При падении луча на поверхность раздела двух сред с разной плотностью скорость света изменяется.

Пусть луч N падает на поверхность раздела двух сред А и В (рисунок 3.1), причем среда А (например, стекло) оптически плотнее среды В (жидкости).

Рисунок 3.1 – Преломление луча N на границе сред А и В

Тогда:

(57)

где  – угол падения, ;

 – угол преломления, ;

_A – скорость света в среде А, м/с;

_B – скорость света в среде В, м/с;

n_А и n_B – показатели преломления этих

сред по отношению к воздуху.

Так как _A < _B , то  < . При увеличении угла  угол  может стать равным 90  и тогда луч света начнет скользить по поверхности раздела сред. При дальнейшем увеличении угла  падающий луч отражается от среды В. Это явление называется полным внутренним отражением, а угол падения, при котором угол преломления равен 90  – предельным углом падения. Если угол  = 90  и sin = 1, то показатель преломления жидкости:

. (58)

4 Молекулярная рефракция раствора

Молекулярная рефракция раствора является аддитивной функцией молекулярных рефракций растворителя и растворенного вещества:

, (59)

где R₁ и R₂ – молекулярные рефракции растворителя и растворенного вещества;

x₁ – мольная доля растворителя в растворе.

Таким образом, определив зависимость молекулярной рефракции раствора от мольной доли растворителя в растворе, можно найти молекулярные рефракции растворителя и растворенного вещества. Это особенно оказывается полезным в случае растворов веществ, которые обычно являются кристаллическими веществами и определение их молекулярной рефракции непосредственно по показателю преломления затруднительно или требует специального оборудования. Определив молекулярную рефракцию растворенного вещества можно затем оценить эффективный радиус его молекулы (r₂, см) в растворе по уравнению:

, (60)

где N_A – число Авогадро, моль^-1.

Молекулярную рефракция раствора рассчитывают по уравнению:

, (61)

где n – показатель преломления раствора,

 – его плотность, г/см³;

М₁ и М₂ – молярные массы растворителя и растворенного вещества, г/моль.