Lucrarea nr. 8

Refractometrie

1. Date teoretice

Refracţia luminii este fenomenul de schimbare bruscă a direcţiei de propagare a luminii la limita de separare a două medii transparente cu indice de refracţie diferit.

Dacă unghiul de refracţie este mai mic decât unghiul de incidenţă, spunem că mediul al doilea este refrigent decât primul.

Legile care stau la baza fenomenului de refracţie vă sunt cunoscute. Reamintim doar formularea matematică a legii a doua a refracţiei:

unde = indicele de refracţie relativ al celui de-al doilea mediu faţă de primul

(fig.1).

Fig.1. Refracţia luminii la trecerea dintr-un mediu cu indice de refracţie mai mic în unul cu indice de refracţie mai mare

Se consideră cazul în care lumina trece dintr-un mediu optic mai dens în unul mai puţin dens, ca în figura 2. Se observă că mărind progresiv valoarea unghiului de incidenţă, se ajunge la situaţia în care unghiul de refracţie are

valoarea maximă de . Valoarea unghiului de incidenţă pentru care unghiul de

refracţie este de se numeşte unghi limită (l). Pentru orice valoare a

unghiului de incidenţă mai mare decât unghiul limită, l, lumina nu mai trece în mediul al doilea, ci se reflectă în punctul de incidenţă, fenomen denumit reflexie totală. În acest caz legea refracţiei se poate scrie:

cum =1, se obţine:

ceea ce arată că unghiul limită depinde numai de indicii de refracţie ai celor două medii aflate în contact.

Fig.2. Refracţia luminii la trecerea dintr-un mediu cu indice de refracţie mai mare în unul cu indice de refracţie mai mic

Valoarea indicelui de refracţie al unui mediu depinde de mai mulţi parametri:

Temperatura: creşterea temperaturii produce la multe lichide organice scăderea indicelui de refracţie;

Lungimea de undă a radiaţiei care suferă fenomenului de refracţie; Concentraţia substanţei respective în lichidul de cercetat; Variaţiile obişnuite ale presiunii atmosferice influenţează foarte puţin

valoarea indicelui de refracţie, încât ea poate fi neglijată. Starea de agregare şi densitatea mediului: creşterea densităţii produce o

creştere a indicelui de refracţie, după o relaţie de forma:

unde r este un coeficient caracteristic pentru o substanţă dată şi se numeşte refracţie specifică. Ea nu depinde de condiţiile exterioare şi nici de starea de agregare a substanţei.

Înmulţind refracţia specifică cu densitatea unui corp obţinem puterea refringentă a corpului respectiv.

Produsul dintre refracţia specifică a unei substanţe şi greutatea sa moleculară se numeşte putere refrigentă moleculară.

Puterea refrigentă moleculară a unui compus chimic este egală cu suma puterilor refringente atomice ale elementelor din care este formată molecula lui, înmulţite respectiv cu numărul de atomi de acelaşi fel. În cazul compuşilor organici, legăturile duble sau triple modifică puterea refringentă moleculară, deci această mărime depinde de structura chimică.

Scala Brix este în directă corelaţie cu indicele de refracţie si exprimă procentual cantitatea de substanţă solidă dizolvată în 100 ml de apă. Cele două scale sunt iluminate cu ajutorul unei surse de lumină albă(9);

Refractometrul portabil (fig.14) permite măsurarea directă a concentraţiei de ................

Fig...... Refractometrul portabil

1- Prismă de măsură2- Lamă transparentă pentru protecţie prismei3- şurub pentru reglajul scalei4- tub optic5- ocular.

Mod de lucru:1. Verificarea exactităţii refractometrului :

se îndreaptă refractometrul cu prisma spre o sursă de lumină, astfel încât, rotind şurubul ocularului (5) să obţinem o imagine clară a scalei refractometrului;

Se ridică lama de protecţie (2) şi se depun cu o pipetă din plastic 1- 2 picături de apă distilată pe suprafaţa prismei;

Cu ajutorul şurubului (3) se reglează scala astfel încât linia de separaţie între zona luminoasă şi cea întunecată să coincidă cu reperul W (fig. 15);

Fig. 15. Scala refractometrului portabil

2. Se ridică lama de protecţie (2), se şterge uşor suprafaţa prismei cu hârtie de filtru şi se trece la măsurarea concentraţiei de albumine din serul sanguin, parcurgându-se aceleaşi etape ca în cazul apei distilate. Limita de separaţie între zona luminoasă şi cea întunecată va indica concentraţia de

albumine din ser. În acelaşi mod se procedează pentru măsurarea densităţii urinii.

3.4.5. Verificarea exactităţii refractometrului -se face cu apă distilată al cărei

indice de refracţie la temperatura de este 1,3329.

Cu o pipetă Pasteur se aşează pe suprafaţa prismei de măsură 1-2 picături de apă distilată;

Privind în ocularul lunetei se observă o zonă întunecată, una luminoasă şi imaginea scalei. Se reglează poziţia ocularului astfel încât imaginea să fie clară;

1. Se şterg prismele şi se trece la măsurarea indicelui de refracţie al unui fluid biologic, parcurgându-se aceleaşi etape ca în cazul apei distilate. Valorile indicelui de refracţie citite pe scala refractometrului Abbe sunt convertite în valori ale concentraţiei proteinelor din ser (g/l) cu ajutorul tab.2. Datele obţinute se trec într-un tabel asemănător celui de mai jos: