Рефрактометрический анализ

Рефрактометрия – это метод, основанный на определении концентрации веществ, а также их строения или превращений по показателю преломления света.

Когда луч света переходит из одной прозрачной среды в другую, на границе этих сред его направление меняется, то есть луч преломляется (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Преломление луча света на границе двух прозрачных сред

Отношение синуса угла падения (α) к синусу угла преломления (β) называется показателем преломления (n):

n =

Показатель преломления – постоянную для каждого вещества величину – находят по отношению к воздуху, т.е. при падении света на преломляющую среду из воздуха (величина n, найденная по отношению к вакууму, называется абсолютным показателем преломления).

Отдельные световые лучи, входящие в состав белого света, преломляются различно, поэтому показатель преломления зависит от длины волны падающего света: с увеличением длины волны величина n уменьшается. Вследствие этого показатель преломления определяют в монохроматическом свете, дающем излучение с определенной длиной волны (при помощи натриевой, ртутной или водородной ламп). В обозначение показателя преломления вводят индекс, показывающий при какой длине волны выполнялось измерение, например n_D соответствует длине волны 589, 3нм (желтый цвет). Кроме того, в обозначение величины n вводят температуру: учитывая его зависимость от температуры.

Прибор, используемый для определения показателя преломления, называется рефрактометр. Если источником излучения в рефрактометре является лампа накаливания, то в нем находится особое устройство, компенсирующие разложение (дисперсию) белого света призмой и посылающее световой поток в направление, совпадающем с направлением желтого луча.

Поскольку измерение показателя преломления на границе воздух – жидкость технически неудобно, в рефрактометрах обычно измеряют углы падения и преломления света на границе жидкость – стекло. Влияние температуры исключают, термостатируя призменные блоки.

Показатель преломления при прочих постоянных условиях связан линейной зависимостью с концентрацией вещества в растворе. Расчет концентрации (С) ведут либо по калибровочному графику, либо по таблицам, разработанным для многих веществ, либо по рефрактометрическому фактору (F)

С = (n_p – n₀)/F,

где n_p и n₀ – показатели преломления раствора и растворителя соответственно.

Рефрактометрический фактор показывает увеличение показателя преломления при росте концентрации на 1 %. Его определяют экспериментально или по таблицам.

Метод рефрактометрического анализа простой, быстрый и достаточно дешевый. Недостатком метода является низкая чувствительность и точность, поэтому его применяют для определения веществ в растворах, имеющих сравнительно высокие концентрации (больше 1%).