Refraktometer

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 5 januari 2021; kontroller kräver 2 redigeringar .

En refraktometer  är en enhet som mäter ljusets brytningsindex i ett medium.

Refraktometri

Refraktometri (av latin  refractus  - refrakterad och annan grekisk μετρέω "jag mäter") är en metod för att studera ämnen som bygger på att bestämma brytningsindex (faktor) för brytning (refraktion) och några av dess funktioner. Refraktometri (refraktometrisk metod) används för att identifiera kemiska föreningar, kvantitativ och strukturell analys och bestämma ämnens fysikalisk-kemiska parametrar. Det relativa brytningsindexet n är förhållandet mellan ljusets hastigheter i intilliggande media. För vätskor och fasta ämnen definieras n vanligtvis i förhållande till luft och för gaser i förhållande till vakuum (absolut brytningsindex). Värdena på n beror på våglängden λ för ljus och temperatur, som anges i nedsänkt respektive upphöjd. Till exempel är brytningsindex vid 20 °C för D- linjen i natriumspektrumet (λ = 589 nm) . Vätespektrumlinjerna H (λ = 656 nm) och F (λ = 486 nm) används ofta också. När det gäller gaser måste även beroendet av n på trycket beaktas (specificera det eller reducera data till normalt tryck).

I ideala system (bildade utan att ändra komponenternas volym och polariserbarhet) är brytningsindexets beroende av kompositionen nära linjär om kompositionen uttrycks i volymfraktioner (procentandel)

n \ u003d n 1 V 1 + n 2 V 2 ,

där n , n1 , n2  är brytningsindexen för blandningen och komponenterna, V1 och V2 är volymfraktionerna  av komponenterna ( V1 + V2 = 1 ) .

För refraktometri av lösningar i ett brett spektrum av koncentrationer används tabeller eller empiriska formler, varav de viktigaste (för lösningar av sackaros, etanol, etc.) är godkända av internationella överenskommelser och ligger till grund för konstruktionen av skalor för specialiserade refraktometrar för analys av industri- och jordbruksprodukter.

Beroendet av brytningsindex för vattenlösningar av vissa ämnen på koncentrationen

Temperaturens inverkan på brytningsindexet bestäms av två faktorer: förändringen av antalet vätskepartiklar per volymenhet och beroendet av molekylernas polariserbarhet på temperaturen. Den andra faktorn blir signifikant endast med en mycket stor temperaturförändring.

Brytningsindexets temperaturkoefficient är proportionell mot densitetens temperaturkoefficient. Eftersom alla vätskor expanderar vid upphettning, minskar deras brytningsindex när temperaturen stiger. Temperaturkoefficienten beror på vätskans temperatur, men i små temperaturintervall kan den anses vara konstant.

För de allra flesta vätskor ligger temperaturkoefficienten inom snäva gränser från –0,0004 till –0,0006 K −1 . Ett viktigt undantag är vatten och utspädda vattenlösningar (–0,0001), glycerol (–0,0002), glykol (–0,00026).

Linjär extrapolering av brytningsindex är acceptabel för små temperaturskillnader (10 - 20 °C). Den exakta bestämningen av brytningsindex i breda temperaturområden utförs enligt empiriska formler av formen: n t \ u003d n 0 + vid + bt 2 + ...

Trycket påverkar vätskors brytningsindex mycket mindre än temperaturen. När trycket ändras med 1 atm. förändringen i n är 1,48⋅10 −5 för vatten, 3,95⋅10 −5 för alkohol och 4,8⋅10 −5 för bensen . Det vill säga att en temperaturförändring med 1 °C påverkar en vätskas brytningsindex på ungefär samma sätt som en tryckförändring med 10 atm.

Vanligtvis bestäms n flytande och fasta kroppar med refraktometri med en noggrannhet på 0,0001 på refraktometrar, i vilka begränsningsvinklarna för total inre reflektion mäts. De vanligaste är Abbe refraktometrar med prismablock och dispersionskompensatorer, som gör det möjligt att bestämma i "vitt" ljus på en skala eller en digital indikator. Den maximala noggrannheten för absoluta mätningar (10⋅10 −10 ) uppnås på goniometrar med metoderna för strålavböjning av ett prisma av materialet som studeras. Interferensmetoder är de mest bekväma för att mäta n gaser. Interferometrar används också för exakt (upp till 10 ⋅ 10 −7 ) bestämning av skillnader n av lösningar. För samma ändamål används differentiella refraktometrar, baserade på avböjning av strålar av ett system med två eller tre ihåliga prismor.

Automatiska refraktometrar för kontinuerlig registrering av n i vätskeflöden används i produktionen för styrning av tekniska processer och deras automatiska styrning, samt i laboratorier för likriktningskontroll och som universella detektorer för vätskekromatografer.

Refraktometri , utförd med refraktometrar, är en av de vanliga metoderna för att identifiera kemiska föreningar, kvantitativ och strukturell analys och bestämma ämnens fysikalisk-kemiska parametrar.

Applikation av enheten

Refraktometrar används i:

Gasinterferensrefraktometrar används för att bestämma sammansättningen av gaser, i synnerhet för att bestämma innehållet av brännbara gaser i luften i gruvor, för att söka efter läckor i gasförsörjningsnät etc.

Refraktometri i oftalmologi

Med hjälp av refraktometrar (automatiska (dator) autorefraktometrar används för närvarande) inom oftalmologi bestäms brytningskraften hos det mänskliga ögat, som används av läkare för att diagnostisera sjukdomar som närsynthet , översynthet och astigmatism .

Länkar