Рефрактометры

Показатель преломления вещества (refractive index, RI) — это измерение того, насколько скорость света в анализируемом веществе меньше скорости света в вакууме (или воздухе, поскольку разница относительно мала) при стандартных условиях: 20°C, 1013 mbar, относительная влажность 50%.

Чем выше оптическая плотность среды, тем ниже в среде скорость света.

Скорость света в различных средах:

 

 

 

 

 

  

На показатель преломления чистого вещества влияют:

• Температура ( T )  (стандартная температура = 20.0 °C (25 °C)
•  Длина волны ( l )  (стандартная длина волны = 589.3 nm, спектральная линия Na)
•  Химическое вещество (значение показателя преломления - уникальное свойство материала)

Показатель преломления чистого вещества – его физическое свойство.

Поэтому важнейшая область применения рефрактометрии – контроль качества чистых веществ и охарактеризование новых веществ

 

Merck KGaA – один из крупнейших производителей химикатов в мире – использует Abbemat Anton Paar для контроля качества продукции

 Примеры RI (l = 589.3 нм / T = 20.0 °C):

• Вакуум                               1.00000 nD
• Вода                                  1.33299 nD
• Додекан                             1.42172 nD
• Тетрахлороэтилен              1.50580 nD
• Бромид нафталина              1.65784 nD
• Сапфир Al2O3                     1.76 nD
• YAG                                   1.83 nD
• Корунд C                            2.42 nD

Кроме того, из значения показателя преломления могут быть получены многие данные о бинарных растворах.

К примеру, в бинарных растворах показатель преломления коррелирует с концентрацией. Благодаря этому можно использовать рефрактометр для измерения концентрации:

 Рефрактометрия раствора сахара (растворенной в воде сахарозы):

• 0 °Brix        1.33299 nD
• 10 °Brix       1.34782 nD
• 20 °Brix       1.36384 nD
• 30 °Brix       1.38114 nD
• 40 °Brix       1.39986 nD
• 50 °Brix       1.42009 nD
• 60 °Brix       1.44193 nD

°Brix = г / 100 г

 Концентрация отдельно взятого компонента в мультикомпонентном растворе (три компонента и больше) не может быть измерена с помощью рефрактометра.

Однако, если RI такой смеси известен, возможно использование рефрактометра при контроле качества мультикомпонентных растворов (как на производстве, так и в местах использования).

 

Принцип измерения показателя преломления рефрактометром Abbemat

Образец контактирует с измерительной призмой и облучается светодиодом. Предельный угол полного отражения при длине волны 589,3 нм (линия D натрия) измеряется с помощью сенсора с высоким разрешением матрицы. Показатель преломления рассчитывается из этого значения. Для получения максимально точных результатов образец и измерительная призма термостатируются  элементами Пельтье.

 Оптическая система Abbemat

 

Рассмотрим три угла падения света и дальнейшие варианты поведения лучей в рефрактометре:

Вычисление показателя преломления производится по закону Снелла по предельному углу полного отражения, благодаря чему результат не зависит от цвета или мутности образца:

Примеры: опредение показателя преломления воды и тетрахлорэтилена 

  

 

30 лет опыта разработки и производства, тысячи проданных приборов и отзывы наших покупателей дают нам право с гордостью утверждать, что Abbemat Anton Paar - как минимум один из самых лучших рефрактометров в мире