Säätiön refraktometria, tulentajat tyypit, sovellukset

Se Refraktometria Se on optisen aineen analyysin menetelmä, joka mittaa aineen taitekerroksen sen pääominaisuuksien määrittämiseksi. Se perustuu tosiasiaan, että valo, kun siirryt väliaineelta toiseen, kokee suunnanmuutoksen, joka riippuu näiden keinojen luonteesta.

Valon nopeus tyhjiössä on c = 300.000 km/s, mutta esimerkiksi vedessä se laskee arvoon v = 225.000 km /s. Taitekerroin n Se on määritelty tarkalleen jakoon CV.

Kuvio 1. Hedelmien sokeripitoisuuden mittaamiseen käytettynäkymimittari. Lähde: Wikimedia Commons.

Oletetaan. Sitten salaman suunta muuttuu, koska jokaisella väliaineella on erilainen taitekerroin.

[TOC]

Taitekerroin laskeminen

Snellin laki yhdistää taitekerroksen kahden median 1 ja 2 välillä:

n₁ synti θ₁ = n₂ synti θ₂

Täällä n₁ Se on taitekerroin väliaineessa 1, θ₁ Se on salaman esiintyvyys rajapinnalla, n₂ Se on taitekerroin väliaineissa 2 ja θ₂ Se on taittumiskulma, jonka suuntaan lähetetty salama jatkuu.

Kuva 2. Kevyt säde, joka vaikuttaa kahteen eri mediaan. Lähde: Wikimedia Commons.

Materiaali taitekerroin on vakio ja tunnetaan tietyissä fyysisissä olosuhteissa. Tällä voit laskea toisen välineen taitekerroksen.

Esimerkiksi, jos valo kulkee lasiprisman läpi, jonka indeksi on n₁ Ja sitten aineen takia, jonka hakemisto haluat tietää, mitataan huolellisesti esiintymiskulma ja taitekerroin, se saadaan:

n₂ = (sin θ₁ / sin θ₂-A. n₁

Tyypit refraktometrit

Refraktometri on instrumentti, joka mittaa nesteen tai kiinteän kiinteän aineen taitekerroin. Syötäröitä on kahta tyyppiä:

-Optisen manuaalinen tyyppi, kuten Abbe-refraktometri.

-Digitaaliset refraktiot.

- Optisen manuaalinen tyyppi, kuten Abbe-refraktometri

Ernst Abbe (1840-1905) keksi Abben refraktometrin, joka on keksinyt 1800-luvulla, saksalainen fyysikko, joka auttoi merkittävästi optiikan ja termodynamiikan kehitykseen. Tämän tyyppistä refraktometriä käytetään laajasti ruoka- ja laboratorioiden opetusteollisuudessa ja koostuu pohjimmiltaan:

-Lamppu valaisevana lähteenä, yleensä natriumhöyrystä, jonka aallonpituus tunnetaan. On malleja, jotka käyttävät normaalia valkoista valoa, jotka sisältävät kaikki näkyvät aallonpituudet, mutta ne tuovat prismejä, joita kutsutaan prismiksi Amici -prismat, jotka poistavat ei -toivotut aallonpituudet.

Se voi palvella sinua: luonnolliset kemialliset elementit

-Eräs valaistusprisma ja muut Taittumisprisma, joista näyte sijoitetaan, jonka indeksi on mitata.

-Lämpömittari, koska taitekerroin riippuu lämpötilasta.

-Kuvan säätömekanismit.

-Silmä, jonka kautta tarkkailija suorittaa toimenpiteen.

Näiden perusosien järjestely voi vaihdella suunnittelun mukaan (katso kuva 3 vasemmalla). Näemme toiminnan periaatteet.

Kuva 3. Vasemmalla puolella abbe -refraktometriä ja oikealla peruskäyttöjärjestelmällä. Lähde: Wikimedia Commons. 丰泽 一 号 [CC BY-SA (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)]

Abbe -refraktometrin toiminta

Menettely on seuraava: Näyte on sijoitettu taitekerroksen väliin -joka on kiinteä ja valaistusprisma --.

TAKKAUSPRISMA on hyvin vedetty ja sen taitekerroin on korkea, kun taas valaistus on matta ja karkea kosketuspinnalla. Tällä tavalla, kun lamppu on valaistu, valo säteilee kaikkiin näytteen suuntiin.

Kuvio 3 Ray AB on yksi, jolla on suurin mahdollinen poikkeama, joten pisteen C oikealle puolelle tarkkailija näkee varjostetun kentän, kun taas vasemmalla oleva ala valaisee. Säätömekanismi tulee nyt toimintaan, koska pyydetään tehdä kaksi kenttää.

Tätä varten silmissä on ohjemerkki, joka vaihtelee suunnittelun mukaan, mutta se voi olla risti- tai muun tyyppinen signaali, joka keskittyy kenttien keskittymiseen.

Kun kahdella kentällä on samankokoinen, kriittinen kulma tai rajakulma voidaan mitata, mikä on kulma, jossa lähetetty säde myöntää pinnan läpi, joka erottaa väliaineen (katso kuva 4).

Tämän kulman tietäminen antaa sinun laskea suoraan näytteen taitekertoimen indeksin, jolla on prisma. Katsotaanpa tämä yksityiskohtaisemmin.

Kriittinen kulma 

Seuraavassa kuvassa näemme, että kriittinen kulma θ_c Se on sellainen, jossa salama kulkee vain rajapinnalle.

Jos kulmaa kasvatetaan enemmän, palkki ei saavuta keskipitkää 2, vaan heijastuu ja jatkuu keskipitkällä 1. Snellin laki, jota sovelletaan tähän tapaukseen, olisi: Sen θ₂ = Sen 90º = 1, joka johtaa suoraan taitekerrokseen keskipitkällä 2:

n₂ = n₁ synti θ_c

Kuva 4. Kriittinen kulma. Lähde: f. Zapata.

No, kriittinen kulma saadaan vain tasapainottamalla silmävalojen koko, jota silmä näkee, mikä myös tarkkailee asteittaista asteikkoa.

Voi palvella sinua: differentiaalielektroni

Asteikko on yleensä kalibroitu taitekerroksen suoraa lukemista varten, joten refraktometrimallista riippuen operaattori näkee jotain samanlaista kuin seuraavassa kuvassa havaitaan:

Kuva 5. Refraktometrin asteikko on kalibroitu suoraan taitekerroksen antamiseksi. Lähde: tulenkestävä. Oregonin osavaltion yliopisto.

Ylä -asteikko osoittaa pystysuoran viivan avulla päämitta: 1.460, kun taas alempi asteikko näyttää 0.00068. Kun sinulla on taitekerroin 1.46068.

Aallonpituuden merkitys 

Valaistusprisman vaikuttava valo muuttaa sen suuntaa. Mutta koska se on sähkömagneettinen aalto, muutos riippuu λ: stä, tulevan aallon pituudesta.

Koska valkoinen valo sisältää kaikki aallonpituudet, kukin taitetaan eri asteittain. Tämän seoksen välttämiseksi, jotka aiheuttavat hajakuvan, korkean resoluution refraktometrillä käytetyllä valolla on oltava ainutlaatuinen ja hyvin tunnettu aallonpituus. Eniten käytetty on niin kutsuttu natriumlinja, jonka aallonpituus on 589,6 nm.

Tapauksissa, joissa ei vaadita liian tarkkuutta, luonnollinen valo riittää, vaikka se sisältää aallonpituuksien seoksen. Kuvan valaistun ja pimeän alueen välisen reunan estämiseksi jotkut mallit lisäävät Amicin kompensoivat prismat.

Hyödyt ja haitat

Refraktometria on nopea, taloudellinen ja luotettava tekniikka aineen puhtauden tuntemiseksi, joten se on erittäin laajalle levinnyt kemiassa, bioanalyysissä ja elintarviketekniikassa.

Mutta koska on olemassa erilaisia ​​aineita, joilla on sama taitekerroin, on tarpeen tietää, kumpi analysoidaan. Esimerkiksi tiedetään, että sykloheksanilla ja joillakin sokeriliuoksilla on sama taitekerroin lämpötilassa 20 ºC.

Toisaalta taitekerroin riippuu suurelta osin lämpötilasta, kuten edellä todettiin, taitekerroksen paineen ja pitoisuuden lisäksi. Kaikkia näitä parametreja on tarkkailtava huolellisesti, kun toimenpiteissä vaaditaan suurta tarkkuutta.

Mitä käytetään käytettävään refraktometrin tyyppiin, se riippuu paljon sovelluksesta, johon se on tarkoitettu. Tässä on joitain päätyyppien ominaisuuksia:

Manuaalinen abbe -refraktometri

-Se on luotettava ja heikko huoltolaite.

-Ne ovat yleensä taloudellisia.

Voi palvella sinua: Analyte

-Erittäin tarkoituksenmukaista perehtyä refraktometrian perusperiaatteisiin.

-Sinun on huolehdittava, ettet naarmuta näytteen kanssa kosketuksessa olevan prisman pintaa.

-Sinun on puhdistettava jokaisen käytön jälkeen, mutta sitä ei voida tehdä paperilla tai karkeilla materiaaleilla.

-Refraktometrin operaattorilla on oltava koulutus.

-Jokainen toimenpide on rekisteröitävä käsin.

-Niissä on yleensä kalibroidut asteikot erityisesti tietyille aineille.

-Ne on kalibroitava.

-Vesikylvyn hallintajärjestelmä voi olla hankala käyttää.

Digitaaliset refraktiot

-Niitä on helppo lukea, koska mitta näkyy suoraan näytöllä.

-He käyttävät optisia antureita korkean tarkkuuden lukemiin.

-Heillä on kyky tallentaa ja viedä saadut tiedot ja pystyä kuulemaan niitä milloin tahansa.

-Ne ovat erittäin tarkkoja, jopa aineille, joiden taitekerroin on vaikea mitata.

-On mahdollista ohjelmoida erilaiset asteikot.

-Ne eivät vaadi lämpötilan säätämistä vedellä.

-Jotkut mallit sisältävät esimerkiksi tiheysmittaukset tai ne voivat muodostaa yhteyden tiheysmittaisiin, pH -mittareihin ja toisiinsa säästääksesi aikaa ja saadakseen samanaikaisia ​​mittoja.

-Se ei ole tarpeen.

-Ne ovat kalliimpia kuin manuaaliset refraktometrit.

Sovellukset

Näytteen taitekerroksen tunteminen osoittaa tämän puhtauden asteen, joten tekniikkaa käytetään laajasti elintarviketeollisuudessa:

-Öljyjen laadunvalvonnassa niiden puhtauden määrittämiseksi. Esimerkiksi refraktometrialla on mahdollista tietää, vähennettiinkö auringonkukkaöljyä lisäämällä muita pienempiä öljyjä.

Kuva 6. Elintarviketeknologialaboratorio. Lähde: Piqsels.

-Sitä käytetään elintarviketeollisuudessa tuntemaan sokeripitoisuus sokerijuomissa, hilloissa, maidossa ja niiden johdannaisissa ja monimuotoisissa kastikkeissa.

-Ne ovat välttämättömiä myös viinien ja oluiden laadunvalvonnassa sokeripitoisuuden ja alkoholijuomien valmistumisen määrittämiseksi.

-Kemiallisissa ja lääketeollisuudessa siirappien, hajuvesien, pesuaineiden ja kaikenlaisten emulsioiden laadunvalvonnan varalta.

-Ne voivat mitata urean pitoisuuden - jäte proteiinien aineenvaihdunnasta - veressä.

Viitteet

1. Kemian laboratoriotekniikat. Refraktometria. Toipunut: 2.UPS.Edu.
2. Gavira, J. Refraktometria. Haettu: Triplenlace.com
3. Mettle-Toledo. Eri tiheys- ja refraktometrian mittaustekniikoiden vertailu. Toipunut: MT.com.
4. Nettoväli. Mikä on refraktometri ja mihin se on?. Palautettu: Net-interlab.On.
5. Oregonin osavaltion yliopisto. Refraktometrian periaatteet. Toipunut: sivustot.Tiede.Oregonstate.Edu.