Лабораторный и химический анализ / 10.9

“

Рефрактометрия — метод исследования веществ, основанный на определении показателя преломления и некоторых его функций. Рефрактометрия применяется для идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ. В этом уроке вы узнаете, как проводится работа данным методом.

Глоссарий

Для успешного освоения материала рекомендуем вам изучить следующие понятия:

(от лат. aggrego «присоединяю»), физическое состояние вещества, зависящее от соответствующего сочетания температуры и давления. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других физических величин

Свойство величин, состоящее в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям

Химические вещества, образованные двумя химическими элементами

Экстенсивная физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади

Расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе

Позволяет установить элементный и молекулярный состав исследуемого объекта или содержание отдельных его компонентов

Величина, количественно характеризующая содержание компонента относительно всей смеси

Отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле к относительной молекулярной массе вещества

Мера электронной поляризуемости вещества, имеет размерность объема, по порядку величины совпадает с объемом всех молекул в грамм-молекуле

Отношение какой-либо молярной величины к одноименной молярной величине, принятой за исходную

Материал, через который распространяются электромагнитные волны

Скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объему

Величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде

Характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны

Изменение направления луча, возникающее на границе двух сред, через которые этот луч проходит, или в одной среде

Прибор, измеряющий показатель преломления света

Метод исследования веществ, основанный на определении показателя преломления и некоторых его функций

(от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние), физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел

Величина, характеризующая электронную поляризуемость единицы массы вещества в высокочастотном электромагнитном поле световой волны

Связывает показатель преломления вещества с электронной поляризуемостью частиц (атомов, ионов, молекул), из которых оно состоит. Формулу получили датский физик Людвиг В. Лоренц (дат. Ludvig Valentin Lorenz) и голландский физик Хендрик А. Лорентц (нидерл. Hendrik Antoon Lorentz) в 1880 году независимо друг от друга

Распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля

Смещение электронной плотности в атомах, молекулах, ионах относительно атомных ядер частиц под действием внешнего электрического поля напряженностью E

Наглядная модель, отражающая распределение функции плотности вероятности обнаружения электрона в атоме или молекуле в зависимости от энергии электрона

Видеолекция

Конспект

Рефракция — преломление световых лучей на границе раздела двух различных оптических сред.

Рефрактометрия — метод исследования веществ, основанный на определении показателя преломления и некоторых его функций.

Рефрактометрия применяется для:

Определения строения координационных соединений
Изучения водородной связи
Идентификации химических соединений
Количественного анализа
Структурного анализа
Контроля степени чистоты и качества вещества в производстве
Идентификации соединений и количественного определения в аналитических целях

Удельная и молярная рефракции

— молярная рефракция

— удельная рефракция

— молярная масса

Установлено, что не сам показатель преломления, а некоторая функция от него прямо пропорциональна плотности:

— некоторая функция показателя преломления

— удельная рефракция

— плотность

Исходя из этой функции с помощью формулы Лоренца — Лорентца можно вывести формулы удельной и молекулярной рефракций:

Удельная и молярная рефракции не зависят от внешних условий: температуры, давления, агрегатного состояния вещества.

Рефракция подчиняется правилу аддитивности. Правило аддитивности молярной рефракции для индивидуального вещества:

Правило аддитивности молярной и удельной рефракции для растворов и смесей веществ:

— молярная доля компонента в смеси

— массовая доля компонента в смеси

Факторы, влияющие на показатель преломления:

природа растворенного вещества
концентрация раствора
длина волны падающего света
температура.

Устройство рефрактометра

Рефрактометр состоит из двух призм: вспомогательной откидной призмы (1) с матовой гранью (2) и измерительной призмы (3). Между ними имеется тонкий зазор толщиной 0,1 мм, в который помещается несколько капель исследуемой жидкости (4). Измеряется предельный угол преломления на границе жидкость — измерительная призма. Встроенный в прибор компенсатор (6) позволяет сделать границу свет — тень черно-белой при освещении белым светом. Отсчеты производятся глазом (7).

Принцип работы рефрактометра

Луч света проходит через вспомогательную откидную призму (1) и рассеивается на нижней грани (2). При этом рассеянные лучи распространяются во всех направлениях, в том числе и параллельно поверхности измерительной призмы (3).

Далее эти лучи преломляются на границе жидкость (4) — измерительная призма (3), и, пройдя сквозь эту призму (3), попадают в устройство (5). Если граница свет — тень оказалась окрашенной и размытой, надо с помощью компенсатора (6) добиться резкой черно-белой границы. Конструкция отсчетного устройства позволяет при повороте специального рычага совместить границу свет — тень с маркером отсчетного устройства.