折光率的测定
化学试剂,九料化工商城 / 2020-12-02
(一)折光率的意义:折光率是用折射计来测定的，常用的为阿培折射计，由于它的操作方法简便又容易掌握，故为有机化学实验室的常备仪器.折射计的应用，具体有以下几点：
1.测定所合成的已知化合物的折光率与文献值对照(若有文献记载).
2.所合成的未知化合物经化学分析确证后，测其折光率作为一项物理常数，后人重复试验时，以此作对照.
3.将折光率作为检验原料、溶剂、中间体及最终产品纯度的依据(假定它们在常温下都是液体).
4.分馏时，配合沸点，作为划分馏分的依据
5.根据反应物和生成物(指液体)的折光率改变情况，推测反应进行的程度.
折光率是物质的特性常数，固体，液体和气体都有折光率，尤其对于液体，记载更为普遍.液体的折光率随一些因素而变化，首先随入射光线波长不同而变，例如，乙酰乙酸乙酯在钠的黄光(波长为5893À)下，于20.5℃时所测得的折光率为1.4180.用下列方式表示∩D²05-.4180
式中代表折光率，20.5℃代表测定时的温度，D代表波长为5893À的钠光.如用波长为4861À的氢的蓝光(即F线)测定(温度相同)，则为∩D²05-1.4242.一般说来，折光率随光线波长的降低而增加.用来测定折光率的单色光，一般用钠的黄光(即D线).
其次，折光率随测定时温度不同而变，例如，蒸馏水在不同温度时的折光率各为:
nD¹º1.3337
nD³º1.3320
nD²°1.3330
nD40-1.3307
可见，折光率也随温度的增加而减小，在许多有机物中，当温度升高1度，折光率就下降0.0004，但当温度相差太悬殊时，往往不完全准确（九料化工https://www.999gou.cn/）.
严格说来，同一物质的折光率应该完全一样，但由于种种因素，两批来源不同的同种物质的折光率，不免有些上下具体地说，我们所合成的产品的折光率与文献记载的不完全相同，按我们的经验，在一般情况下允许的误差范为士0.0010(正好是刻度盘上的一个小格)，当然在特殊情况下，这个范围还应该缩小.
这里应该强调一下，提供测定折光率的样品要以分析样品的标准来要求被测液的沸点范围要狭窄，若是沸点范围太宽的液体，测定折光率意义不大.例如，折光率较小的液体甲混有折光率较大的液体乙，那么测得的折光率就会偏高还有，温度的恒定性也非常重要.
(二)阿培折射计及其操作方法:阿培折射计的主要组成部分是二块折光率较大的直角棱镜.上面一块是光滑的，在整架仪器中起着主要的作用;下面一块是磨砂面的，起散射光线的作用左面有一个镜筒及刻度盘，上面刻有1.3000-1.7000的格子，为已经计算好的折光率右面也有一个镜筒，用来观察折光情况，并连有消色散镜，也称补偿器，通过它的作用，可以直接利用日光测定折光率，所得数值和用钠光时所测得数值完全一样，这是阿培折射计的优点.
1.折射计操作程序:
(1)将折射计置干净桌面上，和电动恒温水浴相连，调节所需温度，通常为20或25℃.
(2)恒温后，将被测液体2-3滴，均匀地置于磨砂面棱镜上，关紧棱镜，转动反光镜使光线射入.
(3)先轻轻转动左面刻度盘，并在右镜简内找到明暗分界线或彩色光带，再转动消色散镜，使看到一明晰分界线.
(4)再转动左面刻度盘，使分界线对准又线中心，并读折光率，重复1-2次.
(5)迅速擦洗棱和擦浄整槊折射计(擦洗手续见保养方法).
2.操作时应注意下列事项:
(1)液体放得过少或分布不匀，就看不清楚，应多加一些液体，对于易挥发液体应以敏捷熟练的动作测其折光率.
(2)若棱镜背部有湿气，使分界线模糊不清，应用擦镜纸擦干.
(3)镜筒上的接目镜可上下伸缩调节焦距，但一般毋需转动.刻度盘旁有一小反光镜，能使刻度盘明亮.
3.折射计的保养：
(1)测定折光率后，仔细认真地擦洗是保养折射计的重要措施，打开棱镜先将被测液体用滤纸轻轻吸干.千万不能磨擦棱镜，用洁净丙酮或乙醇冲洗多次，冲时下面垫些干布或滤纸.同时用擦镜纸擦浄棱镱，不得来回擦，应为单向.然后将整架仪器的上下，前后，凸处擦净，特别要保持二棱镜金属匣饺链螺丝转动灵活，防止生锈.
(2)不准测定强酸性、强碱性及有腐蚀性的液体.
(3)折射计不用时应放在木箱内，木箱置干燥的地方.放进木箱前，必需将金属匣内的水倒尽，管口用东西封住.
(4)定期作彻底的擦洗和检查.
4.折射计的校正:折射计的校正可利用附件内的标准玻璃块，上面刻有固定的折光率.先将棱镜完全打开使成水平，将溴代萘(∩=1.66)少许置光滑面棱镜上，玻璃块就粘附在上面，转动左面刻度盘，使所示刻度和玻璃块上的数值完全一样.然后调节到明分界线，分界线的二边并不象正式测定折光率时所呈现的一明一暗现象，而是呈玻璃状透明，分界线仍清晰可见.然后用小旋子旋动右面镜筒下方的方形螺丝，使分界线对准又线中心即可.另一个简便的校正方法，是用蒸馏水作标准样品，分别在10，20，30及40时测其折光率.
.jpg "图3.2.2")
(三)基本原理:折射计的操作方法比较简便，一学就会，但是在理论上不免会产生一些题:为什么有半明半暗现象?为什么分界面对准了又线中心是折光率?折光率的数学意义是什么?又为什么液体的折光率总在1.3－1.7之间，而不会小于1?要回答这一系列问题，有必要把原理简单地说一下.
光线从一种介质进入另一种不同的介质中时，由于质的折光率不同，光的方向就要改变，也就是说光被折射这样，入射角和折射角不会相等.根据图3.2.1所示，由于介质A的折光率比介质B的大，故入射角(折光率小)必定小于折射角.当入射角为ι时，得折射角γ，当入射角为时，折射角为γo，且为90°.此时光线沿分界面MON进行.若入射角再增大，光线就不能射出介质，
而在分界面上完全反射出来，如图上虚线.
光线沿着分界面进行时的入射角ι0称为临界角，也称全反射角.阿培折射计的构造就根据这全反射的原理，根据图8.2.2(图
3.2.2意义和图3.2，1基本相同，仅入射角和折射角换一下).
由于被测液体的折光率比棱镜的小，故ι0必定大于γ0当入射角ι0=90°，得折射角γ0为临界角，又称全反射角，ι0=
90°时的光线行程为KOL，在这条线的下方，光线因反射而通不过，故现暗色.明暗分界线对准又线中心时表示光线由液体进入棱镜时的入射角正好是90°，
棱镜的折光率是常数，因为各种液体的折光率不同要调节到入射角始终为90°光线射入(即明暗分界线对准又线中心)，只要改变临界角γo即可.在操作时就是旋转刻度盘，棱镜跟着一起转.各个临界角的大小，由各个液体不同的折光率所决定，这样也就在刻度盘上直接读出了折光率.
最后来回答一下，折光率为什么不会小于1?根据斯内尔(Snel)定律，光从空气射入另一介质时的入射角与光在另ー介质中的折射角的正弦之比就是折光率，
sin ι
n＝-------.
sin γ
因为光从空气射入，空气的折光率为1，一定小于被测液体的折光率，则折射角γ必定小于入射角ι又ι=90°(理由见前述)所以sin ι=1，代入上式:
1
n=-------
sin γ
r不会超过90°，所以折光率不会小于1。
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