3. Определение показателя преломления

Показатель преломления определяют по рефрактомеру. Устройство рефрактометра и порядок работы с ним описаны выше, а схема приведена на рис.2.

Перед началом работы обязательно необходимо проверить нулевую точку рефрактометра по дистиллированной воде, коэффициент преломления которой при температуре опыта представлен в табл. 1. Температура опыта определяется с помощью термометра, установленного на стене в помещении. Нормальным считается результат, когда показатель преломления воды при температуре опыта совпадает с измеренным значением с точностью 0,0001.

4. Определение удельной и молярной рефракции по показателям преломления

Удельную рефракцию рассчитывают по уравнению

(6)

По этому уравнению рассчитывают рефракции заданных растворов r_A+B и растворителя (воды) r_B.

Затем находят молекулярную рефракцию определяемого вещества:

(7)

где М_А – молекулярная масса вещества.

Удельные или молярные рефракции чистых компонентов раствора могут быть рассчитаны на основании свойства аддитивности рефракции. Это делается в случае, когда чистое вещество недоступно или его невозможно исследовать. Например, получить чистый (100 %) спирт достаточно сложно, так как его нельзя выделить из смеси ректификацией. Кроме того, полученный косвенными методами (например, при отгонке с водопоглотителем) чистый спирт очень быстро испаряется. В таких случаях рефракцию чистого вещества находят по сумме рефракций отдельных атомов и связей, которые представлены в таблицах [2]. Расчет удельной рефракции производится по формуле

(8)

где R_i – атомная рефракция i-го атома, n_i ‑ количество i-х атомов; М ‑ молекулярная масса соединения.

Эту же формулу можно использовать для определения химической формулы вещества по его показателю преломления.

5. Вычисление концентраций водных растворов этилового спирта по рефракциям

По величине показателя преломления двухкомпонентного раствора можно установить его концентрацию. Точность анализа определяется в этом случае точностью измерения показателей преломления компонентов, а также зависит от формы кривой показатель преломления – состав.

Если кривые показателей преломления имеют экстремум или значи­тельную кривизну, то точность рефрактометрического анализа будет существенно зависеть от концентрации. Например, анализ спирто-водных смесей рефрактометром дает высокую точность при не слишком больших концентрациях спирта (до 50 – 60 %), а более концентрированные растворы целесообразнее анализировать по плотности.

Рефрактометрический анализ растворов предполагает, что известна зависимость между их составом и показателем преломления. Если таких данных не имеется, то необходимо использовать кривые показателей преломления, вычерчиваемые в большом масштабе по результатам измерения специально приготовленных растворов точно известного состава.

Смеси известного состава следует готовить путем точного взвешивания на аналитических весах или путем разбавления растворов средней концентрации.

Удельная рефракция обладает свойствами аддитивности, т. е. равна сумме удельных рефракций компонентов А и В с учетом их массового содержания в растворе.

(9)

где _A ‑ массовая доля растворенного вещества; r_A, r_B - удельные рефракции растворенного вещества и растворителя соответственно. Значения r_A+B и r_B рассчитывают по формуле (6) исходя из показателей преломления. Значение r_A рассчитывают по формуле (8), исходя из атомных рефракций.

Концентрации заданных растворов рассчитывают из уравнения (9). Рассчитанные значения вносят в таблицу и сравнивают с результатами, полученными другими путями.