Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego w Kaliszu

Instytut Politechniczny - Inżynieria Środowiska

Laboratorium z Analizy Chemicznej Wody i Ścieków

SPRAWOZDANIE

Oznaczenie gliceryny metodą refraktometryczną

Wykładowca: Grupa IIIB

mgr Renata Dominiak Marta Marczak

Agnieszka Malik

ZARYS TEORETYCZNY

Promienie świetlne przechodząc przez różne ośrodki posiadają różne prędkości, zależnie od gęstości ośrodków, w których one przebiegają. Promienie świetlne jeżeli papaja pod pewnym katem α na płaszczyznę rozgraniczająca dwa różne ośrodki przezroczyste mogą ulec odbiciu pod katem α lub częściowemu załamaniu pod katem β. Zjawisko odbicia i załamania światła zostały ujęte ilościowo przez Snelliusa.

Załamanie w fizyce to zmiana kierunku rozchodzenia się fali (refrakcja fali) związana ze zmianą jej prędkości, gdy przechodzi do innego ośrodka. Inna prędkość powoduje zmianę długości fali, a częstotliwość pozostaje stała.

Prawo załamania

Zgodnie ze schematem promień P pochodzący z Ośrodka 1 w punkcie S załamuje się na granicy ośrodków i podąża jako promień Z w Ośrodku 2. Kąt padania oraz kąt załamania określa się między odpowiednim promieniem, a prostopadłą do granicy ośrodków w punkcie padania S, można oznaczyć kąt padania θ_P oraz kąt załamania θ_Z. Sinusy tych kątów wiąże następująca zależność:

,

gdzie:

v_i prędkość fali w ośrodku i,

n₁- współczynnik załamania światła ośrodka 1,

n₂- współczynnik załamania światła ośrodka 2.

Optyka w miejsce prędkości fal świetlnych posługuje się współczynnikami załamania. Prawo załamania zostało doświadczalnie odkryte przez Willebrorda Snella i nazywane jest prawem Snella lub Snelliusa. Prawo to można wyprowadzić z zasady Fermata lub zasady Huygensa.

Prawo Snelliusa

Prawo Snelliusa (załamania, refrakcji, Snella) — prawo fizyki opisujące zmianę kierunku biegu promienia światła przy przejściu przez granicę między dwoma ośrodkami przeźroczystymi o różnych współczynnikach załamania. Prawo odkrył holenderski astronom i matematyk Willebrord Snell w 1621 roku i na jego cześć nadano nazwę prawa.

współczynniki załamania światła

Bezwzględny współczynnik załamania światła

Bezwzględny współczynnik załamania światła dany jest wzorem 

v - prędkość światła w danym ośrodku
c - prędkość światła w próżni (c = 299 792 458 m/s)
n - bezwzględny współczynnik załamania

Znajomość bezwzględnych współczynników załamania umożliwia szybkie obliczenie prędkości światła w danych ośrodku, wg wzoru:

 

Przykład:

Prędkość światła w szkle wynosi ok. 2/3 prędkości światła w próżni. Współczynnik załamania szkła wynosi więc 3/2 - 1,5.

Względny współczynnik załamania światła

Mając bezwzględne współczynniki załamania ośrodka z którego pada światło i ośrodka do którego załamuje się światło, można obliczyć względny współczynnik załamania (patrz prawo załamania światła):

 

n₁ - bezwzględny współczynnik załamania ośrodka 1 (z którego wychodzi światło)

n₂ - bezwzględny współczynnik załamania ośrodka 2 
(do którego przechodzi światło)

n₁₂ - współczynnik załamania (względny) ośrodka 2 względem ośrodka 1

Względny współczynnik załamania decyduje o tym jak bardzo światło ma tendencję do skręcania swego kierunku podczas przechodzenia do innego ośrodka. Inaczej mówiąc -  przy dużym względnym współczynniku załamania światło będzie się silniej załamywać.

W przypadku, gdy nie ma dokładnego stwierdzenia o jaki współczynnik chodzi, najczęściej samo wyrażenie "współczynnik załamania" należy rozumieć jako "bezwzględny współczynnik załamania"

OBLICZENIA

Stężenie gliceryny [%]	n
5	1,343
10	1,348
15	1,353
20	1,358
25	1,364
30	1,37
40	1,38
50	1,391
CX=12	1,349

n_g=1,473

M=92

d=1,261

Obliczamy refrakcję badanej przez nas gliceryny

R_M=

R_M=20,43

Obliczamy refrakcję czystej gliceryny

R_M=3*RC+8*RH+3*RO

R_M=3*(2,418)+8*(1,1)+3*(1,525)=20,629

R_M=20,629

Obliczamy błąd bezwzględny

W_T=11,6

W_D=12

B_B=  W_T - W_D 

B_B = 11,6 - 12

B_B = 0,4

Obliczamy błąd względny

B_W = B_B/W_T ∗ 100%

B_W = 0,4 / 11,6 ∗ 100%

B_W =3,44 %

WNIOSKI

Wyliczone refrakcja molowa czystej gliceryny jest zbliżona do refrakcji badanej przez nas próbki gliceryny. Refrakcja molowa pozwala nam sądzić o strukturze związku i badać ewentualne zanieczyszczenie.

Badana przez nas próbka miała stężenie 12. Minimalny błąd względny wynikający prawdopodobnie z błędu pomiarowego wynosi 3,44%.

---