Refraktometr

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 5. ledna 2021; kontroly vyžadují 2 úpravy .

Refraktometr  je zařízení, které měří index lomu světla v médiu.

Refraktometrie

Refraktometrie (z latinského  refractus  - lomený a jinak řecky μετρέω "měřím") je metoda pro studium látek založená na stanovení indexu (faktoru) lomu (lomu) a některých jejích funkcí. Refraktometrie (refraktometrická metoda) se používá k identifikaci chemických sloučenin, kvantitativní a strukturní analýze a stanovení fyzikálně-chemických parametrů látek. Relativní index lomu n je poměr rychlostí světla v sousedních prostředích. Pro kapaliny a pevné látky je n obvykle definováno ve vztahu ke vzduchu a pro plyny ve vztahu k vakuu (absolutní index lomu). Hodnoty n závisí na vlnové délce λ světla a teplotě, které jsou uvedeny v dolním a horním indexu. Například index lomu při 20 °C pro D -čáru sodíkového spektra (A = 589 nm) je . Často se také používají čáry vodíkového spektra H (λ = 656 nm) a F (λ = 486 nm). U plynů je třeba vzít v úvahu i závislost n na tlaku (upřesnit ji nebo snížit údaj na normální tlak).

V ideálních systémech (tvořených beze změny objemu a polarizovatelnosti složek) se závislost indexu lomu na složení blíží lineární, pokud je složení vyjádřeno v objemových zlomcích (procentech)

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

kde n , n 1 , n 2  jsou indexy lomu směsi a složek, V 1 a V 2  jsou objemové podíly složek ( V 1 + V 2 = 1).

Pro refraktometrii roztoků v širokém rozsahu koncentrací se používají tabulky nebo empirické vzorce, z nichž nejdůležitější (pro roztoky sacharózy, etanolu apod.) jsou schváleny mezinárodními dohodami a jsou základem konstrukce vah pro specializované refraktometry pro analýza průmyslových a zemědělských produktů.

Závislost indexu lomu vodných roztoků určitých látek na koncentraci

Vliv teploty na index lomu je určen dvěma faktory: změnou počtu částic kapaliny na jednotku objemu a závislostí polarizovatelnosti molekul na teplotě. Druhý faktor se stává významným až při velmi velké změně teploty.

Teplotní koeficient indexu lomu je úměrný teplotnímu koeficientu hustoty. Protože všechny kapaliny se při zahřívání roztahují, jejich indexy lomu se s rostoucí teplotou snižují. Teplotní koeficient závisí na teplotě kapaliny, ale v malých teplotních intervalech jej lze považovat za konstantní.

U naprosté většiny kapalin leží teplotní koeficient v úzkých mezích od –0,0004 do –0,0006 K −1 . Důležitou výjimkou je voda a zředěné vodné roztoky (–0,0001), glycerol (–0,0002), glykol (–0,00026).

Lineární extrapolace indexu lomu je přijatelná pro malé teplotní rozdíly (10 - 20 °C). Přesné stanovení indexu lomu v širokých teplotních rozsazích se provádí podle empirických vzorců ve tvaru: n t \ u003d n 0 + při + bt 2 + ...

Tlak ovlivňuje index lomu kapalin mnohem méně než teplota. Při změně tlaku o 1 atm. změna v n je 1,48⋅10 −5 pro vodu, 3,95⋅10 −5 pro alkohol a 4,8⋅10 −5 pro benzen . To znamená, že změna teploty o 1 °C ovlivňuje index lomu kapaliny přibližně stejně jako změna tlaku o 10 atm.

Obvykle se n kapalných a pevných těles stanovuje refraktometrií s přesností 0,0001 na refraktometrech, ve kterých se měří mezní úhly totálního vnitřního odrazu. Nejrozšířenější jsou Abbe refraktometry s hranolovými bloky a disperzními kompenzátory, které umožňují určovat v „bílém“ světle na stupnici nebo digitálním indikátoru. Maximální přesnost absolutních měření (10⋅10 −10 ) je dosahována na goniometrech metodami vychylování paprsku hranolem studovaného materiálu. Pro měření n plynů jsou nejvhodnější interferenční metody. Interferometry se také používají pro přesné (až 10 ⋅ 10 −7 ) stanovení rozdílů n roztoků. Ke stejnému účelu se používají diferenciální refraktometry, založené na vychylování paprsků soustavou dvou nebo tří dutých hranolů.

Automatické refraktometry pro kontinuální registraci n v tocích kapalin se používají ve výrobě pro řízení technologických procesů a jejich automatické řízení, dále v laboratořích pro rektifikační řízení a jako univerzální detektory pro kapalinové chromatografy.

Refraktometrie , prováděná pomocí refraktometrů, je jednou z běžných metod pro identifikaci chemických sloučenin, kvantitativní a strukturní analýzu a stanovení fyzikálně-chemických parametrů látek.

Aplikace zařízení

Refraktometry se používají v:

Plynové interferenční refraktometry se používají ke zjišťování složení plynů, zejména ke zjišťování obsahu hořlavých plynů v ovzduší dolů, k vyhledávání netěsností v plynárenských sítích apod.

Refraktometrie v oftalmologii

Pomocí refraktometrů (v současnosti se používají automatické (počítačové) autorefraktometry) se v oftalmologii zjišťuje refrakční síla lidského oka, kterou lékaři využívají k diagnostice nemocí, jako je krátkozrakost , dalekozrakost a astigmatismus .

Odkazy