Т А Пальчевська - Аналітична хімія та інструменентальні методи аналізу - страница 32

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46 

n2 -1 1

r = ^                   

n 2 + 2 р

де р- густина речовини, пропорційна концентрації молекул N.

Атомну рефракцію розраховують за формулою:

п    л      n2 -1 A
R
= A r = —------------- ,

n2 + 2 р

де А - атомна маса елемента. Молярну рефракцію розраховують за формулою:

n2 -1 М   1 лг

n2 + 2 р 3

де М - молекулярна маса; NA - стала Авогадро.

Правило адитивності: R = R1 + R2 + ...+ Rn, де R^... - атомні рефракції елементів і рефракції хімічних зв'язків в молекулі (наведені в довідниковій літературі).

В основі рефрактометричних визначень розчинів лежить залежність між концентрацією речовини у розчині та його показником заломлення, яку виражають формулою:

n = n0 + F C,

де n - показник заломлення розчину; n0 - показник заломлення розчинника; С - концентрація розчину, %;

F - фактор перерахунку, що дорівнює приросту показника заломлення при збільшенні концентрації на 1% (встановлюють експеримен­тальним шляхом або розраховують за таблицями показників заломлення).Поляризацією називається виділення з природного світла пучка променей поляризованих в одній площині. В джерелах світла елементарні процеси випромінювання світла атомами відбуваються незалежним чином, тому в білому світлі осі електромагнітних хвиль орієнтовані хаотично і світло, що випромінюється звичайними джерелами (сонячне світло, випромінювання ламп розжарювання тощо), є неполяризованим. Неполяризоване світло називають також природним світлом.

Кристали, в яких при проходженні променя світла відбувається подвійне променезаломлення, називаються анізотропними.

Якщо пропустити світло послідовно через дві однакові пластинки анізотропних кристалів (наприклад, турмаліну), що повертаються одна відносно другої на на кут ф, то інтенсивність світла, що пройшла є прямо пропорційною cos^:

I ~ cos ф (закон Малюса).

Промінь, коливання якого відбуваються тільки в одній площині, називається поляризо­ваним; площина, в якій він коливається, називається площиною коливання поляризова­ного променя світла, а площина, перпенди­кулярна до неї - площиною його поляризації.

Властивість речовин обертати площину поляризації одержала назву оптична активність, а відповідні речовини були названі оптично активними.

Оптична активність речовин обумовлена двома факторами:

1)         особливістю кристалічної решітки (тверді речовини - кристали, наприклад, кварц, натрію хлорид, натрію хлорат тощо -втрачається при розчиненні або розплавленні);

2)      особливостями будови молекули речо­вини (властива багатьом розчинам, головним чином, органічних речовин: глюкози, винної кислоти, морфіну тощо).

Залежно від природи речовини, обертання площини поляризації може мати різне направлення та величину: площина поляризації обертається вправо (за годинниковою стрілкою) - речовина правообертаюча (перед назвою індекс D- або знак «+»), а якщо обертається вліво - речовина лівообертаюча (перед назвою індекс L- або знак «-»).

Кутом обертання (a) площини поляризації поляризованого променя світла називають відхилення площини поляризації від початкового положення і виражають його в кутових градусах.Величина кута обертання залежить від: У природи речовини; У концентрації речовини у розчині; У товщини шару розчину; У довжини хвилі світла; У температури.

Оптичну активність речовини характеризують величиною питомого обертання, яку визначають розрахунковим шляхом як кут обертання площини поляризації при проходженні поляризованого світла через шар розчину

33

товщиною в 1 дм концентрацією 1 г/см .

Визначення стандартного питомого обертання проводять при температурі 20°С  і довжині хвилі D-лінії  спектру атома Натрію  (1D=589,3  нм) і

20

позначають a d .

Значення величини питомого обертання є сталими для певної оптично активної речовини і наводяться в довідниковій літературі.

формулою:      [ad ]

l Р

де, а - кут обертання в градусах; l - товщина шару розчину, дм; Р - густина розчину, кг/дм3.

Для розчинів величина питомого обертання залежить від природи
розчинника і концентрації оптично активної речовини і розраховується за
,                         г 20 п   а 100

формулою:   [аd ] =        с ,

де, а - кут обертання в градусах; l - товщина шару, дм; С - концентрація розчину, г/100 см .

Величину питомого обертання для рідких речовин розраховують за

2(ь а

 

Приклад 1. Визначте молярну рефракцію пентану С5Н12, якщо показник заломлення n дорівнює 1,3577, а густина дорівнює 0,6262. Порівняйте визначену рефракцію з розрахованою за таблицями атомних рефракцій і рефракцій зв'язків.

Розв язання : Молекулярна маса пентану М(С5Н12) = 72 г/моль.

Молярну рефракцію пентану розраховуємо за формулою: _   _n2 -1 М _ (1,35772 -1)     72        0,8433 • 72

R\a = z----- • — =----------- ^----- •--------- =-------------------- = 25,23.

М   n2 + 2  р    (1,35772 + 2) 0,6262   3,8433 • 0,6262 За таблицями атомних рефракцій: RC = 2,418; RIi = 1,100, тоді Rc Н   = 5 • 2,418 +12 1,100 = 12,09 +13,20 = 25,29

с5н12Графічна  формула  пентану  СН3-СН2-СН2-СН2-СН3,  за таблицями рефракцій зв'язків: RC-C=1,296; RC-Ii=1,676, тоді за правилом адитивності:

Н  = 4RC-C + 12^ RC-II = 41,296 + 12 1,676 = 5,184 + 20,11 = 25,29.


с5н12

Побудувати калібрувальний графік, вивести рівняння залежності показника заломлення від концентрації і визначити за графіком та за рівннням вміст (у %) ацетону, якщо показник заломлення досліджуваного розчину nx=1,3500.

Розв'язання: За наведеними даними будуємо калібрувальний графік залежності показника заломлення від концентрації водно-ацетонового розчину:

1,37

1,33

 

Рівняння залежності показника заломлення від концентрації визначаємо за методом обраних точок: для концентрації 15% показник заломлення n = 1,3418, а для концентрації 45% - n = 1,3579. Складаємо рівняння:

1,3418 = n0 + F-15; 1,3579 = n0 + F-45.

Розв'язавши систему рівнянь знаходимо n0 = 1,3339, а F = 0,00053. Тоді рівняння залежності має вигляд:

n = 1,3339 + 0,00053 С.

За графіком знаходимо, що показнику заломлення nx=1,3500 відповідає концентрація 30,4 %, а підставивши значення показника заломлення у рівняння одержуємо:

F

0,00053

n - n0   1,3500 -1,3339 0,0161

0,00053


30,38%.Приклад 3. Показник заломлення стандартного 50%-го водного розчину етиленгліколю дорівнює пст =1,3831. Вважаючи, що між коефіцієнтом заломлення та концентрацією існує лінійна залежність, визначити концентрацію (у моль/л) водного розчину етиленгліколю, якщо відомо, що показник заломлення досліджуваного розчину «==1,3536, густина дорівнює р=1,05 г/см , а показник заломлення розчинника n0=1,3330.

Розв'язання: За рівнянням залежності між концентрацією стандартного розчину речовини та його показником заломлення визначаємо коефіцієнт приросту показника заломлення:   n = n0 + F C, звідси

F = n - «q = 1,3831 -1,3330 = 5,01 10-2 = 1       10-3

C                      50                         50              , .

Визначаємо масову (у %) концентрацію досліджуваного розчину етиленгліколю:

C = n - «р = 1,3536 -1,3330 = 2,16 • 10-2 = 2156% F        1,002 • 10-3      1,002 • 10-3      ' °" Розраховуємо об'єм, який займає 100 г досліджуваного розчину:

 

V = =------ = 95,24 см3, тоді

р 1,05

21,56 г ------------------ 95,24 см3

х   г _____________ 1000 см3

21,56 • 1000 .
х =---------------- = 226,37 г/л.

95,24

Розраховуємо молярну концентрацією етиленгліколю:

М2Н6О2) = 62 г/моль, тоді

C М = —m— = 226,37 = 3,65 моль/л. М   M V    62 • 1

 

Приклад 4. Визначте величину питомого обертання площини поляризації рафінози С18Н32О16 5Н2О, якщо розчин товщиною шару розчину 25 см, що містить 5 г рафінози в 1 л, обертає площину поляризації вправо на 1,30.

Розв язання : Величина питомого обертання розраховується за формулою:

20  a •1000

D      l С

де   a - кут обертання площини поляризації в градусах; l - товщина шару розчину, дм; С - концентрація, г/дм3.

D°] = U^000 = 1040.

D        2,5 5Приклад 5. Величина питомого обертання площини поляризації нікотину CioH14N2 визначена при довжині хвилі D-лінії спектру атома Натрію (1D=589,3 нм) дорівнює 162°. Визначте концентрацію нікотину (у моль/л) якщо розчин нікотину товщиною шару розчину см обертає площину поляризації вліво на 0,52°.

Розв язання : Величина питомого обертання розраховується за формулою:

 D°]

,2°,   а • 100°

звідси

3,2 г/л. 3,2

l • С

С = D°] =

°,°2° моль/л.

а •1°°° = °,52 • 1°°° = D°] l ~   162• 1 "

т

M(C1°H14N2)=162 г/моль,   тоді СМ


M V   162 • 1Побудувати калібрувальний графік та визначити кількість хініну, яку необхідно розчинити в 25° см3 спирту для одержання значення на поляриметрі, що дорівнює 1°,2 мм.

Розв 'язання: За наведеними даними будуємо калібрувальний графік:

20 18 16 14 12 10

8 6За графіком значенню поляриметра 1°,2 мм відповідає концентрація 17,5% хініну. Розрахуємо наважку хініну:

Ю(%)

m • 1°°%    mр.р. • 1°°%

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46 


Похожие статьи

Т А Пальчевська - Аналітична хімія та інструменентальні методи аналізу