Лабораторная работа

1. Определение нитрата магния в растворе

Тема 4.3. Рефрактометрический метод анализа

Сущность рефрактометрического анализа. Область применения. Зависимость показателя преломления от различных факторов. Схема рефрактометра.

Студент должен:

знать:

• теоретические основы рефрактометрического анализа;

• правила работы с рефрактометром.

В основе рефрактометрического метода анализа лежит определение показателя преломления исследуемого вещества, так как индивидуальное вещество характеризуется определенным показателем преломления.

Рефрактометрический метод анализа можно применять для двойных систем, например для определения концентрации вещества в водном или органическом растворах. В этом случае анализ основан по зависимости показателя преломления раствора от концентрации растворимого вещества.

Показатель преломления

Если луч света проходит из одной среды в другую, то направление его меняется. Он преломляется. Показатель преломления, равный отношению синуса угла падения к синусу угла преломления – это величина постоянная и характеризуется для данной среды.

где  и  - углы между направлением лучей и перпендикуляром к поверхности раздела обеих сред.

Показатель преломления – отношение скоростей света в воздухе в исследуемой среде (если луч света падает из воздуха). Показатель преломления зависит от ряда внешних факторов: длины волны падающего света, температуры, а для газов и от давления.

С увеличением длины волны показатель преломления уменьшается.

С повышением температуры показатель преломления уменьшается. Поэтому измерение надо проводить при постоянной температуре.

Обозначается показатель преломления, указывают длину волны падающего света и температуру измерения. Например, запись означает, что показатель преломления измерен при 20С, длина волны падающего света 589 мкм. В технических справочниках показатели преломления приведены для .

Чтобы исключить влияние внешних факторов (длину волны падающего света, температуру и давление) на показатель преломления, вводят понятие мольной и удельной рефракций.

; (1)

где R – мольная рефракция, см³/моль;

n – показатель преломления

M – грамм – молекулярная масса.

d – плотность вещества, г/см³.

На практике для определения мольной рефракции измеряют показатель преломления вещества и его плотность. По формуле (1) вычисляют значение мольной рефракции.

По табличным данным проводят проверку экспериментальных результатов, для чего суммируют атомные рефракции. Совпадение найденных значений с экспериментальными подтверждает правильность анализа исследуемого вещества. Расхождения допускаются в пределах 0,2-0,4 см³/моль для более простых соединений, а для очень сложных – в пределах 0,1-0,2 см³/моль.

Таблица 6 – Грамм-атомных рефракций элементов, двойных и тройных связей

Название элемента	RД для желтой линии натрия, см^3/моль	Название элемента	RД для желтой линии натрия, см^3/моль
Углерод	2,418	Кислород гидроксильный	1,525
Водород	1,1	Кислород в простом эфире	1,643
Хлор	5,967	Двойная связь	1,733
Бром	8,865	Тройная связь	2,397
Йод	13,9
Кислород карбонильный	2,211

Пример

Вычислить мольную рефракцию этилацетата СН₃СООС₂Н₅, молекула которого состоит из 4 атомов углерода, 8 атомов водорода, 1 атома карбонильного кислорода и 1 атома гидроксильного кислорода. Согласно таблице имеем:

Опытным путем определено, что показатель преломления этилацетата, грамм молекулярная масса которого 88,11 г и плотность 0,9012 г/см³ равен 1,3700.

Согласно формуле (1) имеем:

Следовательно, мольная рефракция, полученная расчетным путем и определенная опытным путем, почти совпадают.

Мольную рефракцию смеси также можно рассчитать.

Например, для смеси А, В и С.

Измерение показателя преломления методом предельного угла (1).

Принцип работы рефрактометра (1).