Fundacija refraktometrija, tipi refrakterjev, aplikacije

The Refraktometrija To je metoda analize optične snovi, ki meri refrakcijski indeks snovi za določitev njegovih glavnih značilnosti. Temelji na dejstvu, da svetloba, ko se premika iz enega medija v drugega, doživi spremembo smeri, ki je odvisna od narave teh sredstev.

Hitrost svetlobe v vakuumu je c = 300.000 km/s, vendar se na primer v vodi zmanjša na V = 225.000 km /s. Indeks refrakcije n Opredeljen je natančno kot količnik c/v.

Slika 1. Refraktometer, ki se uporablja za merjenje vsebnosti sladkorja v sadju. Vir: Wikimedia Commons.

Recimo, da svetloba določene valovne dolžine vpliva na vnaprej določen kot na površini, ki omejuje dva različna materiala. Nato se bo smer strele spremenila, ker ima vsak medij drugačen indeks loma.

[TOC]

Kako izračunati indeks refrakcije

Snellov zakon povezuje indeks loma med dvema medijem 1 in 2 kot:

n₁ greh θ₁ = n₂ greh θ₂

Tukaj n₁ To je indeks loma v mediju 1, θ₁ Je kot pojavnost strele na mejni površini, n₂ Je indeks loma v mediju 2 in θ₂ Je kot loma, v čigar smer se nadaljuje prenosna strela.

Slika 2. Lahki žarek, ki vpliva na dva različna medija. Vir: Wikimedia Commons.

Indeks refrakcije materiala je konstanten in je znan v določenih fizičnih pogojih. S tem lahko izračunate indeks loma drugega medija.

Na primer, če svetloba prehaja skozi stekleno prizmo, katere indeks je n₁ In potem zaradi snovi, katere indeks želite vedeti, natančno merjenje kot pojavnosti in loma se pridobi:

n₂ = (greh θ₁ / greh θ₂). n₁

Vrste refraktometrov

Refraktometer je instrument, ki meri lomni indeks tekočine ali trdne snovi z ravnimi in gladkimi obrazi. Obstajata dve vrsti refrakterjev:

-Optično-ročni tip, kot je ABBE Refractmeter.

-Digitalni refrakcijskierji.

- Optično-ročni tip, kot je ABBE Refractmeter

Abbejev refraktometer je v devetnajstem stoletju izumil Ernst Abbe (1840-1905), nemški fizik, ki je znatno prispeval k razvoju optike in termodinamike. Ta vrsta refraktometra se pogosto uporablja v industriji poučevanja hrane in laboratorijev in je v bistvu sestavljena iz:

-Svetilka kot svetlobna vir, običajno natrijeva para, katere valovna dolžina je znana. Obstajajo modeli, ki uporabljajo normalno belo svetlobo, ki vsebuje vse vidne valovne dolžine, vendar prinašajo prizme, imenovane prizme Amici prizme, ki odpravljajo neželene valovne dolžine.

Lahko vam služi: naravni kemični elementi

-A osvetlitev prizme in druge Refrakcija prizma, med katerimi je nameščen vzorec, katerega indeks je meriti.

-Termometer, saj je indeks loma odvisen od temperature.

-Mehanizmi za nastavitev slike.

-Oče, skozi katerega opazovalec izvede ukrep.

Razporeditev teh osnovnih delov se lahko razlikuje glede na zasnovo (glej sliko 3 levo). Videli bomo načela delovanja.

Slika 3. Na levi strani Abbe refraktometer in na desni osnovni obratovalni shema. Vir: Wikimedia Commons. 丰泽 一 号 号 [CC by-SA (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)]

OBVESTILO OBVEZNOSTI REVOZIČNEGA DELOVANJA

Postopek je naslednji: Vzorec je nameščen med refracijsko prizmo -ki je fiksirana -in osvetlitvena prizma-.

Refracijska prizma je zelo vlečena in njen indeks loma je visok, osvetlitev pa je mat in groba na kontaktni površini. Na ta način, ko je svetilka osvetljena, se svetloba oddaja v vse smeri na vzorcu.

Ray AB slike 3 je tisti z največjim možnim odstopanjem, tako da bo desno od točke C opazovalec videl zasenčeno polje, medtem ko bo sektor na levi osvetljen. Mehanizem prilagajanja zdaj začne delovati, saj je tisto, kar iščemo, izdelava obe polji.

Za to je v očetu blagovna znamka pomoči, ki se razlikuje glede na zasnovo, vendar je lahko križ ali druga vrsta signala, ki služi za osredotočanje na polja.

Ko imata obe polji enake velikosti, je mogoče izmeriti kritični kot ali mejni kot, to je kot, v katerem bi oddajani žarek podelil skozi površino, ki ločuje medij (glej sliko 4).

Če poznate ta kot, vam omogoča, da neposredno izračunate indeks loma vzorca, pri čemer imate prizmo. Poglejmo to podrobneje.

Kritični kot 

Na naslednji sliki vidimo, da je kritični kot θ_c To je tisto, v katerem strela potuje tik na mejni površini.

Če je kot povečan več, kot žarek ne doseže srednje 2, se odraža in nadaljuje v srednjem 1. Snellov zakon, ki je bil uporabljen v tem primeru, bi bil: Sen θ₂ = Sen 90º = 1, kar vodi neposredno do indeksa loma v mediju 2:

n₂ = n₁ greh θ_c

Slika 4. Kritični kot. Vir: f. Zapata.

No, kritični kot je dosežen le izenačenje velikosti luči svetlobe in sence, ki jih vidi oče, ki opazuje tudi diplomirano lestvico.

Vam lahko služi: diferencialni elektron

Lestvica je ponavadi umerjena za neposredno branje indeksa loma, zato bo upravljavec, odvisno od modela refraktometra, videl nekaj podobnega, kot je opaženo na naslednji sliki:

Slika 5. Lestvica refraktometra je umerjena, da neposredno daje indeks refrakcije. Vir: refraktometrija. Oregon State University.

Zgornja lestvica s pomočjo navpične črte označuje glavni ukrep: 1.460, medtem ko je spodnja lestvica 0.00068. Ko imate indeks refrakcije 1.46068.

Pomen valovne dolžine 

Svetloba, ki vpliva na osvetlitev prizme, bo spremenila njegovo smer. Ker pa gre za elektromagnetni val, bo sprememba odvisna od λ, dolžine vpadnega vala.

Ker bela svetloba vsebuje vse valovne dolžine, se vsaka v drugačni meri lomi. Da bi se izognili tej mešanici, ki povzroči razpršeno sliko, mora biti svetloba, ki se uporablja v refraktomeru z visoko resolucijo, edinstveno in dobro znano valovno dolžino. Najbolj uporabljena je tako imenovana natrijeva linija, katere valovna dolžina je 589,6 nm.

V primerih, ko ni potrebna preveč natančnost, zadostuje naravna svetloba, čeprav vsebuje mešanico valovnih dolžin. Toda za preprečevanje roba med osvetljenim in temnim območjem slike nekateri modeli dodajo amici, ki kompenzirajo prizme.

Prednosti in slabosti

Refraktometrija je hitra, ekonomična in zanesljiva tehnika, da spoznate čistost snovi, zato je zelo razširjena v kemiji, bioanalizi in prehrambeni tehnologiji.

Ker pa obstajajo različne snovi z enakim indeksom loma, je treba vedeti, kateri se analizira. Na primer, znano je, da imajo cikloheksan in nekatere sladke rešitve enak indeks loma pri temperaturi 20 ° C.

Po drugi strani je indeks loma v veliki meri odvisen od temperature, kot je navedeno zgoraj, poleg tlaka in koncentracije refrakcijske raztopine. Vse te parametre je treba skrbno spremljati, kadar je potrebna velika natančnost pri ukrepih.

Kar zadeva uporabo refraktometra, je veliko odvisno od uporabe, ki je namenjena. Tu je nekaj značilnosti glavnih vrst:

Ročni opatični refraktometer

-Je zanesljiv in nizko vzdrževalni instrument.

-Običajno so ekonomični.

Vam lahko služi: analit

-Zelo primerno za seznanjanje temeljnih načel refraktometrije.

-Morate paziti, da ne opraskate površine prizme v stiku z vzorcem.

-Po vsaki uporabi morate očistiti, vendar je ni mogoče storiti s papirjem ali grobimi materiali.

-Operater refraktometra mora imeti usposabljanje.

-Vsak ukrep mora biti registriran ročno.

-Običajno imajo kalibrirane lestvice posebej za določen obseg snovi.

-Jih je treba umeriti.

-Sistem za nadzor vodne kopeli je lahko okoren za uporabo.

Digitalni refrakcijskierji

-Enostavno jih je brati, saj se ukrep pojavi neposredno na zaslonu.

-Uporabljajo optične senzorje za odčitke z visoko natančnostjo.

-Imajo možnost shranjevanja in izvoza pridobljenih podatkov in se lahko kadar koli posvetujejo.

-So izjemno natančni, tudi za snovi, katerih indeks loma je težko izmeriti.

-Možno je programirati različne lestvice.

-Ne potrebujejo nastavitve temperature z vodo.

-Nekateri modeli na primer vključujejo ukrepe gostote ali se lahko povežejo z denzimetri, pH števci in drugimi, da prihranijo čas in pridobijo hkratne ukrepe.

-Ni potrebno.

-So dražji od ročnih refraktometrov.

Prijave

Poznavanje indeksa loma vzorca kaže na stopnjo čistosti tega, zato se tehnika pogosto uporablja v prehrambeni industriji:

-Pri nadzoru kakovosti olj za določitev njihove čistosti. Na primer z refraktometrijo je mogoče vedeti, ali se je sončnično olje zmanjšalo z dodajanjem drugih olj nižje kakovosti.

Slika 6. Laboratorij za prehrano. Vir: Piqsels.

-Uporablja se v prehrambeni industriji, da pozna vsebnost sladkorja v sladkih pijačah, džemi, mleku in njihovih derivatih ter raznolikih omakah.

-Prav tako so potrebni pri nadzoru kakovosti vin in piv, da se določi vsebnost sladkorja in alkoholno maturo.

-V kemični in farmacevtski industriji za nadzor kakovosti sirupov, parfumov, detergentov in vseh vrst emulzij.

-Lahko izmerijo koncentracijo sečnine - odpadke iz presnove beljakovin - v krvi.

Reference

1. Tehnike kemije laboratorija. Refraktometrija. Okrevano od: 2.UPS.Edu.
2. Gavira, J. Refraktometrija. Pridobljeno iz: Triplenlace.com
3. Mettle-toledo. Primerjava tehnik različnih gostote in refraktometrije. Okrevano od: mt.com.
4. Neto interlab. Kaj je refraktometer in za kaj je?. Okrevano od: net-interlab.je.
5. Oregon State University. Načela refraktometrije. Obnovi se od: spletnih mest.Znanost.Oregonstate.Edu.