РЕФРАКТОМЕТРИЯ
(от
лат. refractus- преломленный и греч. metreo- измеряю), метод исследования в-в,
основанный на определении показателя преломления (коэф. рефракции) и нек-рых
его ф-ций (см. Рефракция молярная). Применяется для идентификации хим.
соединений, количеств. и структурного анализа, определения физ.-хим. параметров
в-в.
Показатель преломления
n-отношение скоростей света в граничащих средах. Для жидкостей и твердых
тел n определяют, как правило, относительно воздуха, для газов -относительно
вакуума. Значения n зависят от длины волны l света и т-ры, к-рые
указывают соотв. в подстрочном и надстрочном индексах, напр.-показатель
преломления при 20 °С для D-линии спектра натрия (l 589 нм). Часто
используют также линии С и F спектра водорода (l соотв. 656
и 486 нм). В случае газов необходимо учитывать зависимость n от давления
(указывать его или приводить данные к нормальному давлению). Анизотропные тела-одно-
и двухосные кристаллы-характеризуются соотв. двумя экстремальными или тремя
значениями n.
Обычно n жидких
и твердых тел определяют с точностью до 0,0001 на рефрактометрах, в к-рых измеряют
предельные углы полного внутр. отражения; при этом нет необходимости придавать
образцу строго определенную геом. форму. Наиб. распространены рефрактометры
с призменными блоками и компенсаторами дисперсии Аббе, позволяющие определять
nD в "белом" свете по шкале или цифровому индикатору.
Макс. точность абс. измерений (10-10) достигается на гониометрах с помощью методов
отклонения лучей призмой из исследуемого материала. Для измерения n газов
наиб. удобны интерференц. методы; портативные ("шахтные") интерферометры
выпускают большими сериями для контроля содержания СН4 в воздухе
рудников, обнаружения утечки и скопления его в сетях бытового газоснабжения.
Интерферометры используют также для точного (до 10-7) определения
разностей n р-ров. Для этой же цели служат дифференц. рефрактометры,
основанные на отклонении лучей системой двух-трех полых призм. При идентификации
минералов n мелких крупинок (порошков) определяют иммерсионным методом,
погружая крупинки в капли иммерсионных жидкостей с известными n и
наблюдая в микроскоп (иногда при нагр. или изменении длины волны света) момент
совпадения п. Обратный вариант иммерсионного метода-идентификация расплавов
орг. в-в с помощью микроскопа и набора стеклянных порошков с известными n (метод Кофлера)-получил распространение при анализе лек. препаратов.
Автоматич. рефрактометры
для непрерывной регистрации n в потоках жидкостей используют при контроле
технол. процессов и автоматич. управлении ими, в лабораториях-для контроля ректификации
и как универсальные детекторы жидкостных хроматографов.
Из ф-ций и, используемых
в химии, наиб. значение имеют: ф-ция Лоренца-Лоренца, производная n по
концентрации растворенных в-в (инкремент п)и дисперсионные ф-лы, включающие
разности показателей преломления для двух длин волн. Инкременты n используют
в жидкостной хроматографии и при определении мол. массы полимеров методом рассеяния
света. Средняя дисперсия nF-nC, частные
дисперсии (nl1 - nl2)/(nl3
- nl4) и число Аббе (nD - 1)/(nF
-— пC) служат важнейшими характеристиками оптич. материалов.
Относит. дисперсия (nF — пC)· 103/(пC
— 1) и род-ственные ей ф-ции применяют для групповой идентификации углеводородов
и анализа нефтяных фракций.
Для рефрактометрич. анализа
р-ров в широких диапазонах концентраций пользуются таблицами или эмпирич. ф-лами,
важнейшие из к-рых (для р-ров сахарозы, этанола и др.) утверждаются международными
соглашениями и лежат в основе построения шкал специализир. рефрактометров для
анализа пром. и с.-х. продукции. Разработаны способы анализа трехкомпонентных
р-ров, основанные на одновременном определении их n и плотности или вязкости,
либо на проведении хим. превращений с измерением n исходных и конечных
р-ров; эти способы применяют при контроле нефтепродуктов, фармацевтич. препаратов
и др. Идентификация орг. соединений, минералов, лек. в-в осуществляется по таблицам
п, приводимым в справочных изданиях.
Лит.: Иоффе Б. В.,
Рефрактометрические методы химии, 3 изд., Л., 1983.
Б.В.Иоффе.
|