3.4. Рефрактометры
Рефрактометры используются в биохимических исследованиях (для определения белка в кровяной сыворотке, плотности мочи) и в качестве детекторов для хроматографии.
Действие рефрактометров основано на явлении полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления. Измеряется предельный угол выхода луча из системы (угол полного внутреннего отражения), состоящей из испытуемого вещества и измерительной призмы.
Сущность метода: известен показатель преломления измерительной призмы N, нужно определить показатель преломления n испытуемого образца. Показатель преломления при прочих постоянных условиях связан прямой пропорциональной зависимостью с концентрацией вещества в растворе.
Для всех прозрачных веществ коэффициент преломления n монотонно возрастает с уменьшением длины волны λ, то есть фиолетовые лучи преломляются сильнее красных
С учетом наличия дисперсии света при определении коэффициента преломления указывается температура и длина волны, при которой проводилось измерение. Для определенности длины волн выбираются из характеристических спектров излучения некоторых атомов.
Например, показатель преломления дистиллированной воды для желтой линии натрия при 20°С обозначают как , где D – условное обозначение желтой характеристической длины волны излучения (спектральной линии) натрия 589,2 нм.
Линейчатый спектр ртутной газоразрядной лампы
Значения показателей преломления некоторых химических веществ и биологических объектов
Вещество |
Показатель преломления |
Воздух |
1,00027 |
Кварц |
1,52 |
Стекло кварцевое |
1,469 (λ=404 нм) |
Стекло тяжелый флинт |
1,63-1,76 |
Алмаз |
2,42 |
Вода дистиллированная |
1,333 |
Метиловый спирт |
1,329 |
Этиловый спирт |
1,361 |
Ацетон |
1,405 |
Этилен хлорид |
1,359 |
Хлороформ |
1,444 |
Толуол |
1,497 |
Глицерин безводный |
1,501 |
40% раствор сахарозы |
1,4 |
45% раствор сахарозы |
1,42 |
5% раствор агар-агара2 |
1,342 |
5% раствор альбумина3 |
1,422 |
Желатиновый ряд |
1,360-1,420 |
Вирусы |
1,502-1,559 |
Стенки растительных клеток |
1,500-1,530 |
Споры бактерий |
1,460-1,537 |
Эритроциты человека |
1,385-1,393 |
Животные клетки |
1,350-1,380 |
Зная показатель преломления, можно определить концентрацию вещества в растворе:
Для измерения показателей преломления растворов чаще всего применяют рефрактометры типа Аббе и Пульфриха, основанные на методе скользящего луча или на методе полного внутреннего отражения.