Refraktometrija

Refraktometrija je metoda za određivanje indeksa prelamanja, jedne od osnovnih osobina supstancije, u nameri da se, na primer:

• Identifikuju pojedine supstancije u tečnom ili čvrstom stanju (koristi se u neorganskoj hemiji ili analizi masti, ulja i šećera)
• Pronađe količina pojedine supstance u gasnoj ili tečnoj smeši - procentni sastav (koristi se u ispitivanju produkata destilacije; analizi biljnih ulja, masti; za određivanje procenta alkohola u vodenim rastvorima; u industriji voćnih sokova; za analizu mleka, brašna; u biohemiji i slično)
• Analizira struktura organskih jedinjenja (što se radi preko molarne refrakcije i polarizacije)

Indeks prelamanja se određuje refraktometrijski korišćenjem refraktometara - instrumenta koji se razlikuju u konstrukciji, tačnosti i količini uzorka za određivanje, ali koji rade na istom principu - merenja kritičnog ugla (prelomnog ugla pri maksimalnom upadnom, tj. 90°). Iako se obično za uzorak uzima supstanca u tečnom stanju, moguće je meriti i gasovite i čvrste, kao što su staklo ili drago kamenje.

Indeks prelamanja supstance strogo zavisi od temperature i talasne dužine upotrebljene svetlosti i to tako da opada sa porastom ovih parametara, pa se mora obratiti pažnja na temperaturne razlike i talasne dužine (sistem se termostatira). Merenja se obično vrše na standardnoj temperaturi od 20 °C (68 °F) i koja se smatra sobnom temperaturom. Za talasnu dužinu obično se koristi natrijumova D linija dužine 589,3 nm. Indeks prelamanja je bezdimenziona veličina (nema jedinice) a za pomenute uslove obeležava se: n_D²⁰ gde je D oznaka da se radi o pomenutom natrijumovom dubletu a 20 predstavlja temperaturu merenja. Pa se tako za ineks prelamanja vode na standardnim uslovima piše n_D²⁰ = 1,3330.

Neki tipovi refraktometara:

Abeov refraktometar

Ovaj refraktometar služi za merenje indeksa prelamanja tečnosti u opsegu od 1,3 do 1,7 sa preciznošću od ±0,0002. Sastoji se od izvora svetlosti, durbina i ogledala za osvetljavanje dve pravougaone prizme spojene dijagonalno između kojih se postavlja ispitivana tečnost. Svetlost iz izvora preko ogledala pada na donju prizmu, prelama se na granici vazduh-staklo i pada na granicu staklo-ispitivana tečnost. Ako je ugao upada manji od 90° svetlost će dospeti u durbin. Međutim, ako je veći od 90° dolazi do refleksije. Obrtanjem prizmi njihov položaj se podešava dok se oštra granica između svetlog i tamnog polja u okularu ne poklopi sa presekom končanica (linije postavljene u obliku H). Za dati položaj prizmi očitava se indeks prelamanja (relativni).

Pulfrihov refraktometar

Takođe se koristi za merenje indeksa prelamanja u intervalu od 1,3 do 1,7 ali sa većom preciznošću od ±0,00002. Tečnost se sipa u cilindar smešten na gornjoj površini prizme. Naravno, merenje se izvodi po principu kritičnog ugla. Ako je N indeks prelamanja po Pulfrihu, a φ kritični ugao pod kojim svetlost izlazi iz prizme, veza tih veličina data je relacijom (Snelijus-Dekartov zakon):

$n={\sqrt {N^{2}-\sin ^{2}{\phi }}}$

Pri merenju je potrebno odrediti prvo nulu instrumenta kao aritmetičku sredinu gornje i donje nule. Gornja i donja nula se mere tri puta. Svako naredno merenje indeksa treba korigovati oduzimanjem nule instrumenta od izmerenog ugla.

Imerzioni refraktometar

Kao i prethodna dva i ovaj se koristi za tečnosti sa indeksom prelamanja od 1,3 do 1,7 ali sa preciznošću od ±0,00004. Bitno se razlikuje od prethodna dva jer je za određivanje ovim putem potrebna veća količina tečnosti. Optički princip je isti kao i kod Abeovog, prizma je pričvršćena za cev durbina. Merenje se izvodi tako što se prizma uroni u tečnost u čaši a koja se nalazi u termostatu da bi se održala konstantna temperatura od 17,5°S (za tu temperaturu je kalibrisan instrument). Svetlost se reflektuje pomoću ogledala koje je postavljeno ispod čaše. Da bi se odredila preciznija vrednost na skali postoji jedan zavrtanj za finije doterivanje skale. Nakon određivanja položaja ivice svetlosne trake iz broja podeoka na skali, indeks prelamanja se traži u tablicama datih uz instrument koje su predviđene za natrijumovu D liniju.

Vanjski linkovi

• Refraktometrija 1
• Refraktometrija 2
• Abeov Refraktometar Arhivirano 2009-12-28 na Wayback Machine-u
• Pulfrihov Refraktometar Arhivirano 2008-08-29 na Wayback Machine-u
• Imerzioni Refraktometar Arhivirano 2008-10-13 na Wayback Machine-u
• Refraktometrija dragog kamenja Arhivirano 2008-11-21 na Wayback Machine-u.