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折光率是有機化合物最重要的物理常數之一,它能精確而方便地測定出來,作為液體物質純度的標準,它比沸點更為可靠。折光率也用於確定液體混合物的組成。

1定義

折光率定義:n = c1/c2,其中c表示在不同介質里的光速。比如光在玻璃里的速度是在真空中的0.5倍,那麼玻璃相對真空的折光率為2。學了幾何光學您就知道了。
物質的折光率因溫度或光線波長的不同而改變,透光物質的溫度升高,折光率變小; 光線的波長越短,折光率越大。作為液體物質純度的標準,折光率比沸點更為可靠。利用折光率,可以鑒定未知化合物,也用於確定液體混合物的組成。所以濃度也應該可以測出。事實上有大量經驗數據,對照相應表格可以進行該項試驗。

2測定法

光線自一種透明介質進入另一透明介質的時候,由於兩種介質的密度不同,光的進行速度發生變化,即發生折射現象,一般折光率系指光線在空氣中進行的速度與供試品中進行速度的比值。 根據折射定律,折光率是光線入射角的正弦與折角的正弦的比值,即:n=sin i/sin r。式中n為折光率,Sin i為光線入射角的正弦,Sin r為折射角的正弦。

3主要特徵

折光率是有機化合物最重要的物理常數之一,它能精確而方便地測定出來,作為液體物質純度的標準,它比沸點更為可靠。利用折光率,可鑒定未知化合物。如果一個化合物是純的,那麼就可以根據所測得的折光率排除考慮中的其它化合物。而識別出這個未知物來。
折光率也用於確定液體混合物的組成。在蒸餾兩種或兩種以上的液體混合物且當各組分的沸點彼此接近時,那末就可利用折光率來確定餾分的組成。因為當組分的結構相似和極性h,混合物的折光率和物質的量組成之間常呈線性關係。例如,由1mol四氯化碳和1mol甲苯組成的混合物, 為1.4822,而純甲苯和純四氯化碳在同一溫度下分別為1.4944和1.4651。所以,要分餾此混合物時,就可利用這一線性關係求得餾分的組成。
物質的折光率不但與它的結構和光線波長有關,而且也受溫度、壓力等因素的影響。所以折光率的表示須註明所用的光線和測定時的溫度,常用n 表示。D是以鈉燈的D線(5839A0)作光源,t是與折光率相對應的溫度。例如 表示20℃時,該介質對鈉燈的D線的折光率。由於通常大氣壓的變化,對摺光率的影響不顯著,所以只在很精密的工作中,才考慮壓力的影響。一般地說,當溫度增高一度時,液體有機化合物的折光率就減小3.5×10-4—5.5×10-4。某些液體,特別是測求折光率的溫度與其沸點相近時,其溫度係數可達7×10-4。在實際工作中,往往把某一溫度下測定的折光率換算成另一溫度下的折光率。為了便於計算,一般用4×10-4為溫度變化常數。這個粗略計算所得的數值可能略有誤差。但卻有參考價值。

4如何測定

基本原理
石油產品折光率測定儀

  石油產品折光率測定儀

一般地說,光在兩個不同介質中的傳播速度是不相同的。所以光線從一個介質進入另一個介質,當它的傳播方向與兩個介質的界面不垂直時,則在界面處的傳播方向發生改變。這種現象稱為光的折射現象。根據折射定律,波長一定的單色光線,在確定的外界條件(如溫度、壓力等)下,從一個介質A進入另一個介質B時,入射角α和折射角β見圖2.12.1的正弦之比和這兩個介質的折光率N(介質A的)與n(介質B的)成反比,即: 若介質A是真空,則定其N=1,n為介質的絕對摺光率,則所以一個介質的折光率,就是光線從真空進入這個介質時的入射角折射角的正弦之比。這種折光率稱為該介質的絕對摺光率。通常測定的折光率,都是以空氣作為比較的標準。
注意事項
使用折光儀應注意下列幾點:
(1)阿貝
折光儀

  折光儀

的量程從1.3000至1.7000,精密度為±0.0001;測量時應注意保溫套溫度是否正確。如欲測准至±0.0001,則溫度應控制在±0.1℃的範圍內。
(2)儀器在使用或貯藏時,均不應曝於日光中,不用時應用黑布罩住。
(3)折光儀的稜鏡必須注意保護,不能在鏡面上造成刻痕。滴加液體時,滴管的末端切不可觸及稜鏡。
(4)在每次滴加樣品前應洗凈鏡面;在使用完畢后,也應用丙酮或95%乙醇洗凈鏡面,待晾乾后再閉上稜鏡。
(5)對稜鏡玻璃、保溫套金屬及其間的膠合劑有腐蝕或溶解作用的液體,均應避免使用。
最後還應當指出,阿貝折光儀不能在較高溫度下使用;對於易揮發或易吸水樣品測量有些困難;另外對樣品的純度要求也較高。
影響折光率因素
光波長的影響
物質的折射率因光的波長而異,波長較長折射率較小,波長較短折射率較大。測定時光源通常為白光。當白光經過稜鏡和樣液發生折射時,因各色光的波長不同,折射程度也不同,折射後分解成為多種色光,這種現象稱為色散。光的色散會使視野明暗分界線不清,產生測定誤差。為了消除色散,在阿貝折光儀觀測鏡筒的下端安裝了色散補償器。
溫度的影響
溶液的折射率隨溫度而改變,溫度升高折射率減小;溫度降低折射率增大.折光儀上的刻度是在標準溫度20℃下刻制的.所以最好在20℃下測定折射率。否則,應對測定結果進行溫度校正。超過20℃時,加上校正數;低於20 ℃時,減去校正數。
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