Главная страница

К ЛЕКЦИИ № 24-2015. Лекции 24 инструментальные методы анализа рефрактометрия. Литература


Скачать 111.5 Kb.
НазваниеЛекции 24 инструментальные методы анализа рефрактометрия. Литература
АнкорК ЛЕКЦИИ № 24-2015.doc
Дата28.09.2017
Размер111.5 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файлаК ЛЕКЦИИ № 24-2015.doc
ТипЛекции
#12010
Каталогgimatovaes

С этим файлом связано 55 файл(ов). Среди них: Титрование.doc, Метод кислотно-основного титрованияя.ppt.ppt, Работа с мерной посудой.К лаб раб..doc, Лекции 3-4-5 2015.doc, ЛЕКЦИи 1-2-2015.doc, 15 Л.ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА..doc, Mетоды титрования по типу реакций.doc, Новокуйбышевский НПЗ.doc, o505.pdf и ещё 45 файл(а).
Показать все связанные файлы


К ЛЕКЦИИ №24
«ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА»

РЕФРАКТОМЕТРИЯ.

Литература:

1.В.Д. Пономарёв «Аналитическая химия» 1983год 246-251

2.А.А. Ищенко «Аналитическая химия» 2004 год стр 181-184

РЕФРАКТОМЕТРИЯ.

Рефрактометрия является одним их самых простых физических методов анализа с затратой минимального количества анализируемого вещества и проводится за очень короткое время.

Рефрактометрия - метод, основанный на явлении преломления или рефракции т.е. изменении направления распространения света при переходе из одной среды в другую.

Преломление, так же как и поглощение света, является следствием взаимодействия его со средой. Слово рефрактометрия означает измерение преломления света, которое оценивается по величине показателя преломления.

Величина показателя преломления n зависит

1)от состава веществ и систем,

2) от того, в какой концентрации и какие молекулы встречает световой луч на своем пути, т.к. под действием света молекулы разных веществ поляризуются по-разному. Именно на этой зависимости и основан рефрактометрический метод.

Метод этот обладает целым рядом преимуществ, в результате чего он нашел широкое применение как в химических исследованиях , так и при контроле технологических процессов. 1)Измерение показатели преломления являются весьма простым процессом, который осуществляется точно и при минимальных затратах времени и количества вещества. 2) Точное определение показателя преломления света и точность определения содержания анализируемого вещества. Обычно рефрактометры обеспечивают точность до 10%. Рефрактометрия находит применение для определения состава двухкомпонентных растворов и для тройных систем.
Методы рефрактометрии применяют для контроля подлинности и чистоты, для идентификации индивидуальных веществ, для определения строения органических и неорганических соединений при изучении растворов и в других исследованиях.
ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ.

Отклонение светового луча от первоначального направления при переходе его из одной среды в другую тем больше, чем больше разница в скоростях распространения света в двух

данных средах.
Рассмотрим преломление светового луча на границе каких-либо двух прозрачных сред I и II. Условимся, что среда II обладает большей преломляющей способностью и, следовательно, n1 и n2 - показывает преломление соответствующих сред. Если среда I -это не вакуум и не воздух, то отношение sin угла падения светового луча к sin угла преломления даст величину относительного показателя преломления n отн. Величина n отн. может быть так же определена как отношение показателей преломления рассматриваемых сред.

sin α nII

nотн. = ----- = ---

sin β nI
Величина показателя преломления зависит

1)от природы веществ

Природу вещества в данном случае определяет степень формируемости его молекул под действием света - степень поляризуемости. Чем интенсивней поляризуемость, тем сильнее преломление света.

2)длины волны падающего света

Измерение показателя преломления проводится при длине волны света 589,3 нм (линия D спектра натрия).

3)температуры, при которой проводится измерение. Обязательным условием определения показателя преломления является соблюдение температурного режима. Обычно определение выполняется при 20±0,30С.

При повышении температуры величина показателя преломления уменьшается, при понижении - увеличивается. Поправку рассчитывают по следующей формуле:

nt=n20+ (20-t) ·0,0002

Влияние температуры на значения показателей преломления газов и жидких тел связано с величинами их коэффициентов объемного расширения. Объем всех газов и жидких тел при нагревании увеличивается, плотность уменьшается и уменьшается показатель

Показатель преломления, измеренный при 200С и длине волны света 589,3 нм, обозначается индексом nD20

Зависимость показателя преломления от длины световой волны называется дисперсией. Чем меньше длина волны, тем значительнее преломление. Поэтому, лучи разных длин волн преломляются по-разному. Зависимость показателя преломления гомогенной двухкомпонентной системы от ее состояния устанавливается экспериментально, путем определения показателя преломления для ряда стандартных систем, содержание компонентов в которых известно.

4)концентрации вещества в растворе.

Для многих водных растворов веществ показатели преломления при разных концентрациях и температурах надежно измерены , и в этих случаях можно пользоваться таблицами. Практика показывает, что при содержании растворенного вещества, не превышающем 10-20%, наряду с графическим методом в очень многих случаях можно пользоваться линейным уравнением типа:

n=nо+FC,

где,

n-показатель преломления раствора,

nо- показатель преломления чистого растворителя,

C- концентрация растворенного вещества,

F-эмпирический коэффициент, величина которого найдена

путем определения коэффициентов преломления растворов известной концентрации.
РЕФРАКТОМЕТРЫ.

Рефрактометрами называют приборы, служащие для измерения величины показателя преломления. Существует 2 вида этих приборов: рефрактометр типа Аббе и типа Пульфриха. И в тех и в др. измерения основаны на определении величины предельного угла преломления. На практике применяются рефрактометры различных систем: лабораторный-РЛ, универсальный РЛУ и др.

Показатель преломления дистиллированной воды n0=1,33299, практически же этот показатель принимает в качестве отсчетного как n0=1,333.

Принцип работы на рефрактометрах основан на определении показателя преломления методом предельного угла (угол полного отражения света).

Ручной рефрактометр

Рефрактометр Аббе
УСТРОЙСТВО РЕФРАКТОМЕТРА.

Главной деталью рефрактометра является измерительная призма из оптического стекла, показатель преломления которого известен. Входная грань измерительной призмы, соприкасающаяся с исследуемым веществом, служит границей раздела, на которой происходит преломление и полное внутреннее отражение луча. Через входную грань измерительной призмы в зрительную трубку наблюдают преломление или отражение света.

Основной типичный узел рефрактометров типа Аббе — комплекс призм — измерительной и осветительной. Тонкий слой исследуемой жидкости находится между плотно прижатыми гранями обеих призм. Поверхность осветительной призмы, соприкасающаяся с исследуемой жидкостью, матовая, шероховатая, рассеивает свет, входящий через нее в слой жидкости, вследствие чего лучи света пронизывают жидкость в разных направлениях.
Лучом, угол падения которого наиболее близок к прямому (предельный луч), видимое в зрительную трубу поле делится на темную и светлую половины. С помощью специального маховичка можно блок призм установить в. такое положение, при котором предельный луч будет совмещен с оптической осью зрительной трубы, а граница светлого и темного полей — с видимым в трубу пересечением двух прямых линий, через которое проходит эта воображаемая ось. По положению наблюдаемой в визирную трубку отсчетной линии на шкале определяют величину показателя преломления.

Граница темного и светлого полей оказалась бы размытой и окрашенной во все цвета радуги вследствие разложения белого света при прохождении его через измерительную призму. Для предупреждения этого явления в рефрактометрах типа Аббе применяются специальные устройства — компенсаторы дисперсии.

В рефрактометрах типа Пульфриха имеется всего одна призма, к которой прикреплен стаканчик, куда наливается исследуемая жидкость. Луч света, направленный вдоль поверхности раздела жидкость — призма, не искажается, поэтому угол падения этого луча равен точно 90°, что определяет большую точность приборов этого типа.
Погружными рефрактометрами называются приборы, измерительная призма которых погружается в стаканчик с исследуемой жидкостью.
В таких рефрактометрах отсутствует осветительная призма, и срез измерительной призмы контактирует непосредственно с исследуемой жидкостью.
Современные рефрактометры обладают точностью до 10

3, а при пользовании специальными методами рефрактометрии точность может быть увеличена в 10—1000 раз.
Отечественная промышленность выпускает различные рефрактометры, в том числе рефрактометр лабораторный универсальный (РЛУ)

, рефрактометр лабораторный, рефрактометр лабораторный прецизионный, рефрактометры ИРФ-22 и ИРФ-23

ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ.
ПОРЯДОК РАБОТЫ.

1.ПРОВЕРКА ЧИСТОТЫ соприкасающихся поверхностей призм (до начала измерений).

2.ПРОВЕРКА НУЛЕВОЙ ТОЧКИ.

На поверхность призмы нанести 2-3 капли дистиллированной воды, осторожно закрыть осветительной призмой. Открыть осветительное оконце и установить в направлении наибольшей интенсивности источника света с помощью зеркала. Путем вращения винтов получить в поле зрения окуляра резкое, четкое разграничение светового светлого и темного полей. Вращая винт, навести линию света и тени точно до совпадения с точкой пересечения линии в верхнем оконце окуляра. Вертикальная линия в нижнем оконце окуляра указывает результат измерения - показатель преломления воды при 20С- 1,333. В случае других показаний показатель преломления устанавливают винтом на 1,333, а при помощи ключа (регулировочный винт снять) приводят границу света и тени к точке пересечения линий.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕЛОМЛЕНИЯ.

После установки прибора на нулевую точку прибора приподнимают камеру осветительной призмы и фильтровальной бумагой или марлевой салфеткой снимают воду. Затем наносят 1-2 капли исследуемого раствора на плоскость измерительной призмы, камеру закрывают. Вращая винты до совпадения границы света и тени с точкой пересечении линий, по шкале в нижнем конце окуляра производят отсчет коэффициента преломления раствора. Концентрацию раствора определяют по соответствующим рефрактометрическим таблицам.

4.ОКОНЧАНИЕ РАБОТЫ НА РЕФРАКТОМЕТРЕ.

После каждого определения необходимо обе камеры промыть водой и высушить досуха фильтровальной бумагой или марлевой салфеткой, между камерами заложить прокладку из тонкого слоя ваты.

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ РАБОТЕ.
1.Быстрее всего в приборе выходят из строя призмы, поэтому необходимо соблюдать следующие меры предосторожности при обращении с ними.

2.Перед определением очищают от грязи и пыли.

3.Не измеряют показатели преломления кислот и щелочей, т.к. они разъедают поверхность призм.

4.После проведения измерений протирают поверхность призм чистой мягкой салфеткой, смоченной водой или спиртом, вытирают насухо и закладывают между призмами небольшую сухую чистую салфетку или вату.
Категорически запрещается:

вращать винт, окрашенный красной краской

оставлять на продолжительное время между призмами исследуемый раствор (особенно раствор кальция хлорида),т.к. поверхность призм после этого покрывается тонким матовым слоем и измерение показателя преломления невозможно.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ

  1. 1.Градуировочному графику




  1. Через фактор показателя преломления.

n-nо=FC ,следовательно, С%= n-nо/F

Фактор показателя преломления (F) - это величина прироста показателя преломления при увеличении концентрации на каждый процент. Значение факторов показателей преломления устанавливают экспериментально для каждого вещества и каждого процента концентрации. У некоторых веществ (калия йодид, магния сульфат, глюкоза безводная) величина фактора постоянная и не зависит от концентрации раствора. Факторы большинства веществ в растворах разных концентраций несколько отличаются друг от друга.

  1. По рефрактометрическим таблицам

Значения показателей преломления и факторов для различных концентраций растворов лекарственных веществ приведены в рефрактометрических таблицах, которые имеются в руководстве по внутриаптечному контролю. Использование таблиц значительно упрощает расчеты.

Существуют таблицы для определения концентрации ЛС, изготовленных весовым или весо-объемным методом. В таблицах приведены коэффициенты показателей преломления F ,показатели преломления n и соответствующие им концентрации веществ.

В некоторых таблицах приведены коэффициенты преломления с точностью до третьего знака. В этом случае концентрация, соответствующая значению показателя, взятому с четвертым знаком, определяется путем интерполирования.

Пример:

Коэффициент преломления раствора СаСl2=1,3453.

Ближайшие показатели преломления в таблице 1,3450 и 1,3460-соответствующие концентрации 10% и 10,9%, разность между ними(0,9%) равна единице в третьем знаке. Отсюда концентрация исследуемого раствора Cx составит:

(nx-n1)*(C2-C1)

Cx= С1+ (n2-n1) =

(1,3453-1,3450)х(10,9-10)

Cx= 10+ (1,3460-1,3450) =10,27
т.е. концентрация исследуемого р-ра=10,27%.

Иногда при анализе двух- и многокомпонентных смесей рефрактометрию сочетают с титриметрическим методами.

Расчет концентрации лекарственного вещества в лекарственной форме производят также с помощью фактора показателя преломления F:

(n-nо) - F1*C1

CХ= Fх
Где,

C1 -концентрация ингредиента смеси, установленная титриметрическим методом,

F1 -соответствующий фактор показателя преломления,

Fх-фактор показателя преломления компонента, определяемого рефрактометрически

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА
1.Показатель преломления как константа может быть использован для идентификации тех лекарственных препаратов, которые по своей природе являются жидкостями. Согласно ФС определяют показатель преломления для идентификации галотана (фторотана), никетамида (диэтиламида кислоты никотиновой), токоферола ацетата, а также жирных и эфирных масел (персикового, касторового, эвкалиптового и др.).

2.Рефрактометрия в фармацевтическом анализе широко используется для количественного определения веществ в растворе, особенно в практике внутриаптечного контроля.

Примечание. При концентрации вещества менее 3 - 4% не рекомендуется использовать метод рефрактометрии.

Рефрактометрически анализируют количественно в методе экспресс-анализа вещества:

- глюкоза,

- кислоты (борной, аскорбиновой, никотиновой),

соли неорганических и органических кислот

-калия и натрия (бромиды, хлориды, иодиды),

- кальция хлорид и глюконат,

калия ацетат,

натрия тетраборат, тиосульфат, гидрокарбонат, цитрат, бензоат, салицилат),

водорастворимых натриевых солей сульфаниламидов (стрептоцид, норсульфазол, сульфацил).

Более точные результаты достигаются, если концентрация лекарственного .вещества выше 5%.

Иногда при анализе двух- и многокомпонентных смесей рефрактометрию сочетают с титриметрическим методами.

Заключение

Рефрактометрический метод используется для количественного определения концентрированных растворов.

Концентрированные растворы - это рабочие растворы ЛВ определенной, более высокой концентрации, чем эти растворы прописываются в аптеках.

При приготовлении концентрированных растворов следует избегать концентраций близких к насыщенным, т.к. при понижении температуры раствора возможна кристаллизация растворенного вещества.


ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1.Перечислите требования, предъявляемые к инструментальным методам анализа.

2.Напишите формулу расчёта концентрации в рефрактометрическом методе для однокомпонентных и двукомпонентных растворов

3.Устройства рефрактометра .

4.Алгоритм анализа установления нулевой точки в рефрактометре.

5. Алгоритм анализа определения концентрации раствора .

6. Раствора калия бромида 2 % - 10 мл.

п = 1,3358

С % определить.

7. Раствор кальция хлорида 10 % - 10 мл.

Определить С % , если п = 1,3449.
перейти в каталог файлов
связь с админом