Определение концентрации солей в растворах рефрактометрическим способом

 

Методы, основанные на измерении показателя преломления, называ­ются рефрактометрическими. При переходе луча света из одной прозрачной среды в другую его направленность меняется. Это явление называется пре­ломлением. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления на­зывается относительным преломлением второй среды относительно первой:

, где

α – угол падения луча;

β – угол преломления.

Обычно показатели преломления твердых и жидких тел определяют по отношению к воздуху и называют просто "показатель преломления", обозна­чая буквой "n". По физическому смыслу относительный показатель прелом­ления равен отношению скорости света в данной среде (воздух) к скорости света в той среде, в которой он распространяется после преломления.

Показатель преломления зависит от природы вещества, температуры (уменьшается с повышением температуры), длины волны проходящего через него света. Это объясняется разложением белого света в спектр при прохож­дении его через призму и различным преломлением цветных лучей. Наи­меньшее отклонение от первоначального имеют красные лучи, наибольшее – фиолетовые, то есть с увеличением длины волны показатель преломления уменьшается.

В таблице 1 приведены длины волн, при которых определяют показа­тели преломления.

Таблица 1

Показатели преломления воды для световых волн различной длины

Источник света	Цвет	Обозна­чение	Длина волн, нм	Обозначение показателя преломления	Показатель преломления воды при 20 °С
Водородная трубка	Красный	С	656,3	nC	1,3311
Натриевая лампа	Желтый	D	589,3	nD	1,3330
Водородная трубка	Синий	F	486,1	nF	1,3371

 

При обозначении величины показателя преломления указывают индексами температуру и длину волны, например n_D²⁰. Значение показателя пре­ломления и плотности часто используют для нахождения величины молеку­лярной рефракции:

, где

Mr – относительная молекулярная масса вещества;

λ – его плотность;

n – показатель преломления.

При освещении призм белым светом границы раздела света и тени раз­мываются и окрашиваются в различные цвета радуги, так как белый свет при прохождении через измерительную призму разлагается. Для устранения это­го явления пред объективом зрительной трубы помещаются одна (или две) призмы Амичи прямого зрения, так называемый дисперсионный компенса­тор.

Используемый в данной работе рефрактометр ИРФ-22 предназначен для определения показателя преломления жидкостей.

Цель работы: ознакомление с одним из физических методов, обладаю­щим высокой точностью, простотой и эксперессионостью проведения анализа рефрактометрическим спосо­бом.

Реактивы: растворы солей – NaCl, KNO₃ и др.

Оборудование: пробирки мерные 20 см³, пипетки, рефрактометр ИРФ-22, предел измерения показателя преломления 1,30 – 1,70, точность ± 2∙10^–­4.

Порядок выполнения работы: в мерных пробирках готовят по 10 или 20 см³ стандартных растворов солей следующих концентраций: 5%, 10%, 15%, 20%, 25%. Для приготовления стандартных растворов необходимо по таблице 2 найти плотность воды и рассчитать навески соли. Расчет показать преподавателю, получить допуск и после этого приступить к выполнению работы.

Таблица 2

Плотность воды при различной температуре

т°с
ρ, г/см3	0,9991	0.9989	0,9988	0,9986	0.9984	0,9982	0,9980	0,9978	0,9975	0,9973	0,9970

 

Приготовленные растворы наносят поочередно на предметное стекло рефрактометра. После каждой пробы стекло протирают фильтровальной бу­магой, промывают дистиллированной водой и вытирают фильтром.

Показатели преломления отсчитывают при хорошей контрастности и отсутствии спектра.

Оформление результатов работы.

По данным измерений строят график в координатах показатель пре­ломления/содержание соли в стандартных растворах. По полученному гра­фику определяют концентрацию соли в контрольной пробе, выдаваемой ла­борантом.

 

Лабораторная работа № 3