Refraktométer

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. január 5-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

A refraktométer  egy olyan eszköz, amely a közegben lévő fény törésmutatóját méri.

Refraktometria

A refraktometria (a latin  refractus  - megtört és más görög μετρέω "mérem") egy módszer az anyagok tanulmányozására, amely a törésmutató (törés) és egyes funkcióinak meghatározásán alapul. A refraktometria (refraktometriás módszer) a kémiai vegyületek azonosítására, mennyiségi és szerkezeti elemzésére, valamint az anyagok fizikai-kémiai paramétereinek meghatározására szolgál. Az n relatív törésmutató a szomszédos közegekben lévő fénysebesség aránya. Folyadékok és szilárd anyagok esetében az n-t általában a levegőhöz, a gázokhoz pedig a vákuumhoz (abszolút törésmutatóhoz) viszonyítva határozzák meg. Az n értékei a fény λ hullámhosszától és a hőmérséklettől függenek, amelyek alsó és felső indexben vannak feltüntetve. Például a nátrium-spektrum D -vonalának (λ = 589 nm) törésmutatója 20 °C-on . Gyakran használják a H (λ = 656 nm) és F (λ = 486 nm) hidrogén-spektrumvonalakat is. Gázok esetén n nyomástól való függését is figyelembe kell venni (meg kell adni, vagy csökkenteni kell az adatokat normál nyomásra).

Ideális rendszerekben (amelyek a komponensek térfogatának és polarizálhatóságának megváltoztatása nélkül jönnek létre) a törésmutató összetételtől való függése közel lineáris, ha az összetételt térfogati hányadban (százalékban) fejezzük ki.

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

ahol n , n 1 , n 2  a keverék és a komponensek törésmutatói, V 1 és V 2  a komponensek térfogathányada ( V 1 + V 2 = 1).

Széles koncentrációtartományú oldatok refraktometriájához táblázatokat vagy empirikus képleteket használnak, amelyek közül a legfontosabbak (szacharóz, etanol stb. oldataihoz) nemzetközi egyezmények által jóváhagyottak, és ezek a speciális refraktométerek skáláinak az alapját képezik. ipari és mezőgazdasági termékek elemzése.

Egyes anyagok vizes oldatai törésmutatójának függése a koncentrációtól

A hőmérséklet hatását a törésmutatóra két tényező határozza meg: az egységnyi térfogatra jutó folyadékrészecskék számának változása és a molekulák polarizálhatóságának hőmérséklettől való függése. A második tényező csak nagyon nagy hőmérséklet-változás esetén válik jelentőssé.

A törésmutató hőmérsékleti együtthatója arányos a sűrűség hőmérsékleti együtthatójával. Mivel hevítés hatására minden folyadék kitágul, törésmutatójuk a hőmérséklet emelkedésével csökken. A hőmérsékleti együttható a folyadék hőmérsékletétől függ, de kis hőmérsékleti intervallumokban állandónak tekinthető.

A folyadékok túlnyomó többségénél a hőmérsékleti együttható –0,0004 és –0,0006 K -1 közötti szűk határok között van . Fontos kivétel a víz és a híg vizes oldatok (–0,0001), a glicerin (–0,0002), a glikol (–0,00026).

A törésmutató lineáris extrapolációja kis hőmérséklet-különbségek (10 - 20 °C) esetén elfogadható. A törésmutató pontos meghatározását széles hőmérsékleti tartományokban a következő empirikus képletek szerint végezzük: n t \ u003d n 0 + + bt 2 + ...

A nyomás sokkal kevésbé befolyásolja a folyadékok törésmutatóját, mint a hőmérséklet. Amikor a nyomás 1 atm-rel változik. az n változása 1,48⋅10 -5 víznél, 3,95⋅10 -5 alkoholnál és 4,8⋅10 -5 benzolnál . Vagyis a hőmérséklet 1 °C-os változása körülbelül ugyanúgy befolyásolja a folyadék törésmutatóját, mint a 10 atm-es nyomásváltozás.

Általában n folyékony és szilárd testet határoznak meg refraktométerrel 0,0001 pontossággal refraktométereken, amelyekben a teljes belső visszaverődés határszögeit mérik. A legelterjedtebbek a prizmatömbökkel és diszperziókompenzátorokkal ellátott Abbe refraktométerek , amelyek "fehér" fényben történő meghatározást tesznek lehetővé skálán vagy digitális jelzőn. Az abszolút mérések maximális pontosságát (10⋅10 −10 ) a vizsgált anyag prizmájával történő sugáreltérítés módszerével érjük el goniométereken. Az interferencia módszerek a legkényelmesebbek n gáz mérésére. Az interferométereket az oldatok n különbségeinek pontos (10 ⋅ 10 −7 ig ) meghatározására is használják. Ugyanebből a célból differenciális refraktométereket használnak, amelyek a sugarak két vagy három üreges prizmából álló rendszer általi eltérítésén alapulnak.

A folyadékáramok n folyamatos regisztrálására szolgáló automatikus refraktométereket a gyártásban technológiai folyamatok vezérlésére és azok automatikus vezérlésére, valamint a rektifikáció ellenőrzésére szolgáló laboratóriumokban és folyadékkromatográfok univerzális detektoraiként használják.

A refraktométerrel végzett refraktometria az egyik elterjedt módszer a kémiai vegyületek azonosítására, mennyiségi és szerkezeti elemzésére, valamint az anyagok fizikai-kémiai paramétereinek meghatározására.

A készülék alkalmazása

A refraktométereket a következőkben használják:

A gázinterferencia refraktométereket a gázok összetételének meghatározására használják, különösen a bányák levegőjében lévő éghető gázok tartalmának meghatározására, a gázellátó hálózatok szivárgásának keresésére stb.

Refraktometria a szemészetben

A szemészetben a refraktométerek (jelenleg automata (számítógépes) autorefraktométerek) segítségével meghatározzák az emberi szem fénytörő erejét, amelyet az orvosok olyan betegségek diagnosztizálására használnak, mint a rövidlátás , a hyperopia és az asztigmatizmus .

Linkek