Рефрактометрические и поляриметрические методы исследования

Лекция №3

Рефрактометрические и поляриметрические методы исследования

1 Рефрактометрия. Сущность метода, устройство рефрактометра, область применения

2 Поляриметрия. Сущность метода, устройство поляриметра, область применения

1 Рефрактометрия. Сущность, область применения

Если монохроматический луч А проходит через поверхность раз­дела двух сред (не под прямым углом), то одна часть света А отражается от поверхности раз­дела, а другая часть В проходит через вторую среду, изменяя при этом своё направление (рис. 25).

Рис. 25. Схема преломления лучей света

Эту часть монохроматического света называют преломленным светом. Преломление луча света описы­вается законом Снелля:

где α – угол падения; β – угол преломления; п₁,п₂ – показатель преломления 1-й и 2-й сред соотвественно.

Согласно закону Снелля отношение синуса угла паде­ния (угол между направлением падающего луча и перпендикуляром к поверхности раздела сред) к синусу угла преломления (угол между направлением преломленного луча к перпендикуляру поверхности раздела) является постоянной величиной и выражается как показа­тель преломления одной среды относительно другой, например, показатель преломления воздуха по отношению к стеклу (2).

Если луч света А направлен под углом α из среды с меньшим по­казателем преломления в среду с большим показателем преломле­ния, то, изменив направление, он приближается к перпендикуляру PP₁ и угол преломления β будет меньше угла падения α. И наоборот.

Величина угла отклонения луча света зависит от химического состава (концентрации) и темпера­туры этих сред, а также от длины волны проходящего света.

При работе со сложными объектами (большинство пищевых систем) каждый из его компонентов (растворённых) сохраняет преломляющую способ­ность, и показатель преломления исследуемого объекта соответствует сумме пока­зателей преломления всех входящих в смесь компонентов. Поэтому показатель преломления луча света для пищевой системы имеет чёткую связь с содержанием в ней сухих веществ.

Если при переходе из менее плотной среды в более плотную падающий луч С образует с перпендикуляром угол, приближаю­щийся к 90°, то соответствующий ему луч преломления D будет да­вать с перпендикуляром угол, который естественно будет лежать в меньшей угловой области.

Так как угол падения не может быть больше 90°, то соответству­ющий ему преломленный луч D является пограничным или предельным лучом рас­пространения света в этой среде.

На явлении полного внут­реннего отражения и определении величины предельного угла на границе раздела двух сред, из которых одна является более плотной основано устройство рефрактометров.

Рефрактометры имеют две призмы – изме­рительную и осветительную. Измерительная призма изготовлена из оптического стекла с высоким известным показателем преломления. Одна из ее граней служит границей раздела, где происходит преломление и полное внутреннее отражение. Дать рисунок

Для удобства в использовании рефрактометры показывают не угол полного внутреннего отражения, а содержат шкалу по которой непосредственно можно снять величину показателя преломле­ния – процент сухого вещества (по сахарозе) или по условной шка­ле - число рефракции.

Для определения составных частей молока и других продуктов используют различные рефрактометры ИРФ-454, ИРФ-464 и др. Стандартным рефрактометром является прибор Аббе.

2 Поляриметрия. Сущность метода, область применения

Некоторые вещества обладают оптической активностью, т. е. они способны вращать плоскость поляризованного луча света.

"10 Течение с теплообменом" - тут тоже много полезного для Вас.

Метод исследования веществ, основанный на измерении величины угла вращения плоскости по­ляризации света при прохождении его через оптически активные вещества, называется поляриметрией. Величина такого вращения в растворах зависит от их концентрации, поэтому поляриметрию ши­роко применяют для измерения концентрации оптически активных веществ, например сахаров.

Характерным показателем каждого оптически активного веще­ства является его удельное вращение  – угол вращения плос­кости поляризации при 20 °С для линии D натриевого пламени раствором, содержащим 100 г вещества в 100 см³, когда луч в этом растворе проходит путь, равный 100 мм. Для сахарозы  равен +66,5°; моногидрата лактозы +52,5°; безводной лактозы +55,3°. Концентрация вещества (г в 100 см³ раствора) рассчитывают по формуле

где а – угол вращения, град;  – удельное вращение анализируемого вещества при температуре 20 °С; l – длина поляризационной трубки, дм.

Принцип поляриметрии используется и в работе приборов – сахариметров. Сахариметр имеет линейную международную сахарную шкалу, градуированную в градусах °S. Отсчет 100°S по шкале получают, когда в кювете длиной 200 мм поляризуют раствор, содержащий 26 г чис­той сахарозы в 100 см³ раствора при температуре 20 °С. Таким образом, 1ºS междуна­родной сахарной шкалы соответствует раствору, содержащему в 100 см³ 0,26 г сахарозы. Навеска сахарозы массой 26 г и лактозы мас­сой 33 г называется нормальной.