Физико-химических свойств соединений

Интенсивное развитие рефрактометрии как инструментального метода химических исследований началось со второй половины ХIХ века, когда одной из центральных проблем химии стало выяснение зависимости свойств веществ от их состава и строения, а быстро растущая химическая промышленность потребовала разработки удобных и простых методов технического анализа.

В России значение рефрактометрии как средства химического анализа было оценено еще в прошлом веке, одним из первых пропагандистов применения рефрактометрии выступил профессор Харьковского университета Н.Д. Пильчиков.

Особая роль рефрактометрии в производстве оптического стекла предопределила то внимание, которое уделялось ей при создании оптической промышленности России. Одной из первых проблем Государственного оптического института было систематическое исследование свойств оптических материалов. В связи с этим тщательно изучались и усовершенствовались различные способы точных измерений показателей преломления и их термических коэффициентов. Для производственного контроля оптических стекол, измерения их дисперсии в крайних областях спектра и в пределах полос поглощения были созданы уникальные установки и разработаны оригинальные конструкции специальных приборов.

Широкому распространению рефрактометрии способствовало исключительно ценное совмещение высокой точности, технической простоты и доступности.

Показатель преломления принадлежит к числу немногих физических констант, которые можно измерить с очень высокой точностью и небольшой затратой времени, располагая лишь малым количеством вещества. Измерение показателя преломления дает возможность непосредственно установить концентрацию двухкомпонентных растворов. Для этого используются эмпирические расчетные формулы и графики. Сочетание рефрактометрических измерений с определением других физических свойств или с химической обработкой исследуемого вещества позволяет анализировать тройные и более сложные смеси и определять, таким образом, состав многих важных промышленных продуктов и биологических объектов.

Кроме самого показателя преломления, в химии используется ряд более сложных функций, к которым относят различные виды формул удельной и молекулярной рефракции. Каждая из этих величин имеет свои особенности, которые должны учитываться при ее практическом использовании. Так, рефрактометрический анализ двойных систем основывается на употреблении показателя преломления, а применение для этой цели рефракционной дисперсии или удельной рефракции практически бесполезно. В тоже время дисперсия и удельная рефракция с успехом используются в анализе сложных углеводородных смесей, где измерение одного только показателя преломления недостаточно. Показатель преломления служит важным критерием чистоты вещества, но молекулярная рефракция и дисперсия для этой цели мало пригодны. Однако для рефрактометрического определения строения органических соединений именно эти последние константы очень удобны.

Молекулярная рефракция непосредственно связана с поляризуемостью ионов и молекул, то есть со способностью их электронных оболочек деформироваться во внешнем электрическом поле или электрическом поле других ионов и молекул. Деформируемость электронных оболочек, а, следовательно, и молекулярная рефракция являются важным критерием, характеризующим многие физические и химические свойства вещества.

У органических соединений обнаруживается закономерное изменение молекулярной рефракции и дисперсии в зависимости от состава и строения в пределах гомологических рядов. Эти закономерности позволяют использовать рефрактометрию для классификации и определения строения органических соединений.

Благодаря простоте и доступности рефрактометрические методы сохранили свое значение в химии до настоящего времени, несмотря на бурное развитие молекулярной спектроскопии, и других физических методов определения строения органических соединений. Но следует учитывать, что применение рефрактометрических методов оправдывается лишь в тех случаях, когда они дают не только наиболее простое, но и достаточно обоснованное однозначное решение поставленной задачи.