46. Рефрактометрия. Применение в фармацевтическом анализе.

Рефрактометрия (от лат. refractus — преломленный и др.-греч. μετρέω «измеряю») — это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций. Рефрактометрия (рефрактометрический метод) применяется для идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ. Показатель преломления n представляет собой отношение скоростей света в граничащих средах. Для жидкостей и твердых тел n обычно определяют относительно воздуха, а для газов — относительно вакуума. Значения n зависят от длины волны λ света и температуры, которые указывают соответственно в подстрочном и надстрочном индексах. Абсолютным показателем преломления называют отношение скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в испытуемом веществе. Относительный показатель преломления – это отношение скорости распространения света в воздухе к скорости распространения света в испытуемом веществе.

Например, показатель преломления при 20 °C для D-линии спектра натрия (λ = 589 нм) . Часто используют также линии спектра водорода С (λ = 656 нм) и F (λ = 486 нм). В случае газов необходимо также учитывать зависимость n от давления (указывать его или приводить данные к нормальному давлению). Рефрактометры обычно определяют критический угол. В таких приборах главной частью является призма с известным показателем преломления, которая контактирует с анализируемой жидкостью.

В идеальных системах (образующихся без изменения объема и поляризуемости компонентов) зависимость показателя преломления от состава близка к линейной, если состав выражен в объемных долях (процентах)

n=n1*V1+n2*V2 ,

где n, n1 ,n2 — показатели преломления смеси и компонентов, V1 и V2 — объемные доли компонентов (V1 + V2 = 1).

Показатель преломления (n) равен отношению синуса угла падения света (α) к синусу угла преломления n = sin α / sin β(β) и является величиной постоянной для данного прозрачного тела. [Обозначения на рисунке: 1 — воздух; 2 — исследуемая среда; 3—падающий луч; 4 — преломленный луч.]

Обычно n определяют при падении монохроматического света (т. е. лучей света одной длины волны) из воздуха на исследуемое тело, находящееся при постоянной температуре. Применяемые для этого приборы называют рефрактометрами. Рефрактоматрия нашла широкое применение в физической химии для определения состава и структуры веществ, а также для контроля качества и состава различных продуктов в химической, фармацевтической, пищевой и многих других отраслях промышленности.

Достоинства рефрактометрических методов химического количественного анализа — быстрота измерений, малый расход вещества и высокая точность.

Знание градиентов ПП позволяет производить расчёт градиентов плотности и концентрации. В некоторых случаях по виду кривых ПП можно делать выводы о характере взаимодействия веществ и образовании соединений. Методы Р. используют при проверке однородности твёрдых образцов и жидкостей, в аэро- и гидродинамических исследованиях.

Особую роль играет Р. в оптической промышленности, так как ПП и дисперсия стекла и других оптических материалов являются их важнейшими характеристиками.