С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Строят градуировочный график по измеренным углам вращения плоскости поляризации всех стандартных растворов. На оси ординат от'кладывают угол вращения плоскости поляризации, на оси абсцисс — концентрацию раствора глюкозы (в г/л). Затем в поляриметрическую трубу помешают исследуемый раствор неизвестной концентрации, измеряют угол вращения и по градуировочному графику устанавливают концентрацию глюкозы в исследуемом растворе. ГЛАВА 18 РРФРАКТОМЕТРИЯ В 1.
СИЯНОСП» МЕТОДА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Преломление световых лучей на границе раздела двух различных оптических сред называют рефракцией (геГгас1из — преломленный), она характеризуется показателем преломления. Рефрактометрический метод анализа (рефрактометрия) основан на зависимости показателя преломления света от состава системы.
Такую зависимость устанавливают путем определения показателя преломления для ряда стандартных смесей растворов. Предварительно по экспериментальным данным строят градуировочный график в координатах: состав смеси — показатель преломления; затем по градуировочному графику определяют показатель преломления расгвора неизвестного состава. Метод рефрактометрии применяют для количественного анализа бинарных, тройных и разнообразных сложных систем расгворов. Примером бинарных систем являются водные растворы спиртов, сахаров, глицерина, кислот, л оснований, солей и др. Для водного раствора сахара и метанола градуировочный график имеет вид, показанный на рис. 48.
На оси ординат откладывают показатель преломления л, который определяют с помощью рефрактометра, на оси абсцисс — содержание сахара и мета- 0Н ОИ $ иола (в %). Рефрактометрический метод впали- 0 60 ЕЗ6 за имеет ряд достоинств простота Р .48. Г и быстрота определений, высокая точНОСтъ аиаЛИЗа (ДО СОТЫХ ДОЛЕЙ ПРО- ягсясяяяяв сахагя С„Н„Оп цента). Метод применяют для анализа я всссяяаля сн,он бб 363 разнообразных сложных систем: горючих и смазочных мате и-' гических и пищевых продуктов, лекарственных п еэ ри-' паатов и .
П р др. ри анализе многокомпонентных систем часть компонентов может находиться в постоянном соотношении, что упрощает анализ, так как дает возможность рассматривать систему как двойную. В связи с тем, что показатель преломления ивляется индивидуальной характеристикой вегцества и присутствие в исследуемой системе примесей влияет на его значение, определение его используют для установления степени чистоты вещества.
С помощью рефракто метрических измерений проводят идентификацию веществ путем определения величин преломления и их физических характеристик (плотности, температуры кипения и т.д.). Полученные экспериментальные величины сравнивают с табличными и, таким образом, устанавливают природу веществ. б 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА АНАЛИЗА Скорость распространения света в разных средах различна.
Этим обстоятельством объясняется явление преломле т. е. отклонени в преломления света, на ани е ния световых лучей от первоначального направлен гр ц раздела двух сред. Преломление света оценивается абсолютным и относительным показателями преломления света. Абсолютным показателем преломление света ()У) в наэывают отношение тей свет ( ) длв данного вмэнттва юенне скоростей света в накууме (г'в) к в ланпой среде (Г,): е/ с. Так как скорость света в вакууме больше скорости света в любой другой среде, то Ф всегда больше единицы. На ис. 49 и об вак ма с бол р .
зображено преломление светового луча на грани уу ее плотнои оптической средой. Здесь имеет место це равенство Рв э1п и е1пп — = —,— или К=в г< мп й е(п й Учитывая, что всегда )у'>1, угол а>угла В, так как как в(па>з(п р. им о разом„если луч переходит из среды менее оптически плотной (1) в среду более оптически плотную (11), то угол падения (а) всегда больше угла преломления (В). Это б у " рел мления светового луча на границе двух оптических сред характеризуется относительным показателем преломления: Р л где К и )г — с средах. корости распространения света в первой и второ" р и В практике работы с твердыми о жидкими средами показатели прелом- ) Редеу ления устанавливают по отношению 1 ( акррл) я воздуху и называют их показателями преломления и. Показатель преломления зависит от природы вещества, длины световой волны и температуры.
Для феда я веществ в газообразном состоянии учитывают еще давление. Р В таблицах значения показателей пре- ! ломлепия приведены для желтой линии в спектре натрия ).р — — 589,3 нм (лнния Рис 49. Изменение направ- лении светового луча иа гра- Ю). Они обозначены через пР. нице вакуума с оптической Для рефрактометрии наиболее важна р д й зависимость показателя преломления от длины волны падающего света. Эту зависимость называют дисперсией (Йкрегйеге — — рассеянный). Дисперсия, так же как и показатель преломления, зависит от природы вещества.
Чем больпэе разница в показателях преломления для двух волн какой-либо длины ), и Хэ, тем больше дисперсия. Разность коэффициентов преломления для двух волн различной длины п„,— п„называют частной дисперсией, которая может служить 'мерози дисперсии вещества. Табличной характеристикой дисперсии вещества является разность показателей преломления для длин волн, соответствующих граничным линиям средней части спектра водорода. В спектре водорода имеется красная линия с (3„=656,3 нм) и синяя линия г" (Хг = 486,1 нм).
Разность показателей преломления для длин волн, соответствующих указанным линиям (пг — п,), называют средней дисперсией. Иногда вещества с близкими показателями преломления имеют резко различную дисперсию. Определение дисперсии помогает избежать ошибки при установлении природы вещества.
Совпадение значений показателя преломления и дисперсии подтверждает правильность сделанного вывода о природе вещества. При рефрактометрических измерениях необходимо учитывать зависимость показателя преломления от температуры; измерение показателей преломления веществ проводят при постоянной температуре. Если измерения проводят с целью идентификации чистого вещества, то температура опыта должна соответствовать табличным значениям коэффициентов преломления.
В процессе перекристаллизации твердого тела из одной аллотропной модификации в другую или в процессе изменения давления для газовых сред показатель преломления вещества принимает различные значения в соответствии с изменением плотности вегцества. Связь между показателем преломления п и плотностью е/ (в г/смэ) можно выразить уравнением ~'(л) = ох', где г — коэффициент пропорциональности илн удельная ре фракции. Существует связь между явлением рефракции и поляризаци вещества в электромагнитном поле видимого света.
В результа поляризации вещества (молекул, атомов) поток световых частиц фотонов отклоняется от заданного направления. Следовательно', преломление луча может зависеть не только от внешних факторов, но и от внутренней структуры вещества. Для нахождения показателя преломления, отражающего внутреннюю структуру вещества, предложено несколько формул для выражения удельной рефракции г и молярной рефракции В, получаемой умножением удельной рефракции г на молекулярную массу вещества М. Одна нз них формула Лорентца — -Лоренца: ху 2 "- — х Е ля+3 Величины г и Я зависят от интенсивности поляризации частиц вещества в электромагнитном поле падающего света. Внешние условия: температура, давление, агрегатное состояние вещества— не оказывают влияния на молярную рефракцию.
В этом аспекте молярную рефракцию рассматривают как среднюю меру поляризуемости молекул. Исходя из того, что поляризацио нный эффект молекулы складывается из поляризациониых эффектов входящих в нее атомов, числовое значение молярной рефракции состоит из суммы атомных рефракций.
Так, молярная рефракция метана может быть представлена, как сумма атомных рефракций утлерола и водорода. Например, молярная рефракция бензола является суммой атомных рефракций элементов, входящих в его состав„а именно: Лс,н„= блс+ бйв. Если имеется смесь веществ, то их молярная и удельная рефракции слагаются нз рефракций компонентов, входящих в состав смеси с учетом их количества. Например, молярная рефракция смеси бензола СеНе и мезитилена СеНз1СНз)з будет равна: По табличным данным проводят проверку экспериментальных ультатов, для чего суммируют. атомные рефракции. Совпадение йденных значений с экспериментальными подтверждает пральность анализа исследуемого вещества. Расхождения допускаются в пределах 0,2 — 0,4 смз/моль для лес простых соединений, а для очень сложных — в пределах О,1 — 0,2 емх/моль.
Ф 3. ОснОВы РеФРАкгОметрических измеРений Ранее было указано„что относительный показатель преломления н„„определяют как отношение показателей преломления рассматриваемых сред: япп л, л яп13 л, Как бы ни увеличивался угол падения луча а, угол преломления 13 всегда меньше. Например, угол гг достиг 90', угол р достигает предельного значения меньше 90'. Если а=90', то япп= !, следовательно, 1 лх — = —, откуда лг=лхяпй. е1пб л,' Предположим, что и, — коэффициент преломления исследуемои жидкости; лз — известный показатель преломления оптической призмы.
Тогда, чтобы определить пг, вполне достаточно измерить предельный угол преломления 13. Из указанной на рис. 50 схемы измерения угла 1) видно, что при измерении угла падения ~а) от 0 до 90" преломленные лучи не выйдут за пределы пучка, ограниченного лучами ОА и ОВ. Луч ОВ является границей света и темноты; он составляет с перпендикуляром к поверхности раздела сред угол, Ряс.
50. Оптическая схема намеревяя предельного угла преломлении Рас. 51. Оптическая схема пол- ного внутреннего отраженна яс,в,+сачки,ь — с,п,гг,п,' "саьнан,кс,и„кя,ь* 1'де Хс,н, н Хс,н,<сн,>, — молярные доли указанных веществ в смеси. В справочнйх таблицах указаны атомные рефракции. На практике для определения молярной рефракции измеряют показатель преломления вещества и его плотность. По формуле Лорентца — -Лоренца вычисляют значение молярной рефракции. Так как поляризация молекулы является суммарным эффектом поляризации входящих в ее состав атомов, числовое значение ее должно быть суммой атомных рефракций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
