Refraktometer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 5. januar 2021; checks kræver 2 redigeringer .

Et refraktometer  er en enhed, der måler lysets brydningsindeks i et medium.

Refraktometri

Refraktometri (fra latin  refractus  - refrakteret og andet græsk μετρέω "jeg måler") er en metode til at studere stoffer baseret på bestemmelse af brydningsindekset (faktoren) og nogle af dets funktioner. Refraktometri (refraktometrisk metode) bruges til at identificere kemiske forbindelser, kvantitative og strukturelle analyser og bestemme de fysisk-kemiske parametre for stoffer. Det relative brydningsindeks n er forholdet mellem lyshastighederne i tilstødende medier. For væsker og faste stoffer er n normalt defineret i forhold til luft og for gasser i forhold til vakuum (absolut brydningsindeks). Værdierne af n afhænger af bølgelængden λ af lys og temperatur, som er angivet henholdsvis i sænket og hævet. For eksempel er brydningsindekset ved 20 °C for D- linjen af ​​natriumspektret (λ = 589 nm) . Brintspektrumlinierne H (λ = 656 nm) og F (λ = 486 nm) bruges ofte også. I tilfælde af gasser skal der også tages hensyn til afhængigheden af ​​n af trykket (specificer det eller reducer dataene til normalt tryk).

I ideelle systemer (dannet uden at ændre komponenternes volumen og polariserbarhed) er brydningsindeksets afhængighed af sammensætningen tæt på lineær, hvis sammensætningen er udtrykt i volumenfraktioner (procentdel)

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

hvor n , n 1 , n 2  er brydningsindekserne for blandingen og komponenterne, V 1 og V 2  er volumenfraktionerne af komponenterne ( V 1 + V 2 = 1).

Til refraktometri af opløsninger i en lang række koncentrationer anvendes tabeller eller empiriske formler, hvoraf de vigtigste (til opløsninger af saccharose, ethanol osv.) er godkendt af internationale aftaler og ligger til grund for konstruktionen af ​​skalaer til specialiserede refraktometre til analyse af industri- og landbrugsprodukter.

Afhængigheden af ​​brydningsindekset for vandige opløsninger af visse stoffer af koncentrationen

Temperaturens indvirkning på brydningsindekset bestemmes af to faktorer: ændringen i antallet af væskepartikler pr. volumenenhed og afhængigheden af ​​molekylernes polariserbarhed af temperaturen. Den anden faktor bliver kun signifikant ved en meget stor ændring i temperaturen.

Brydningsindeksets temperaturkoefficient er proportional med densitetens temperaturkoefficient. Da alle væsker udvider sig, når de opvarmes, falder deres brydningsindeks, når temperaturen stiger. Temperaturkoefficienten afhænger af væskens temperatur, men i små temperaturintervaller kan den betragtes som konstant.

For langt de fleste væsker ligger temperaturkoefficienten inden for snævre grænser fra –0,0004 til –0,0006 K −1 . En vigtig undtagelse er vand og fortyndede vandige opløsninger (–0,0001), glycerol (–0,0002), glycol (–0,00026).

Lineær ekstrapolering af brydningsindekset er acceptabel for små temperaturforskelle (10 - 20 °C). Den nøjagtige bestemmelse af brydningsindekset i brede temperaturområder udføres i henhold til empiriske formler på formen: n t \ u003d n 0 + ved + bt 2 + ...

Tryk påvirker brydningsindekset for væsker meget mindre end temperaturen. Når trykket ændres med 1 atm. ændringen i n er 1,48⋅10 −5 for vand, 3,95⋅10 −5 for alkohol og 4,8⋅10 −5 for benzen . Det vil sige, at en temperaturændring på 1 °C påvirker brydningsindekset for en væske på omtrent samme måde som en trykændring på 10 atm.

Normalt bestemmes n flydende og faste legemer ved refraktometri med en nøjagtighed på 0,0001 på refraktometre, hvori de begrænsende vinkler for total indre refleksion måles. De mest almindelige er Abbe refraktometre med prismeblokke og dispersionskompensatorer, som gør det muligt at bestemme i "hvidt" lys på en skala eller en digital indikator. Den maksimale nøjagtighed af absolutte målinger (10⋅10 −10 ) opnås på goniometre ved hjælp af metoderne til stråleafbøjning med et prisme af det materiale, der undersøges. Interferensmetoder er de mest bekvemme til måling af n gasser. Interferometre bruges også til præcis (op til 10 ⋅ 10 −7 ) bestemmelse af forskelle n af opløsninger. Til samme formål anvendes differentielle refraktometre, baseret på afbøjning af stråler af et system af to eller tre hule prismer.

Automatiske refraktometre til kontinuerlig registrering af n i væskestrømme anvendes i produktionen til styring af teknologiske processer og deres automatiske styring, samt i laboratorier til ensretningskontrol og som universelle detektorer til væskekromatografer.

Refraktometri , udført ved hjælp af refraktometre, er en af ​​de almindelige metoder til identifikation af kemiske forbindelser, kvantitativ og strukturel analyse og bestemmelse af stoffers fysisk-kemiske parametre.

Anvendelse af enheden

Refraktometre bruges i:

Gasinterferensrefraktometre bruges til at bestemme sammensætningen af ​​gasser, især til at bestemme indholdet af brændbare gasser i luften i miner, til at søge efter lækager i gasforsyningsnet osv.

Refraktometri i oftalmologi

Ved hjælp af refraktometre (automatiske (computer) autorefraktometre bruges i øjeblikket) i oftalmologi bestemmes brydningskraften af ​​det menneskelige øje, som bruges af læger til at diagnosticere sygdomme som nærsynethed , hypermetropi og astigmatisme .

Links