ĆWICZENIE NR 46 

 

Wyznaczanie stężenia roztworu za pomocą refraktometru 

 

Celem  ćwiczenia  jest  wyznaczenie  stężenia  roztworu  NaCl  oraz  cukru  z  użyciem  refraktometru 

Abbego.  

 

CZĘŚĆ TEORETYCZNA 

 

Do najważniejszych przyrządów służących do pomiaru współczynnika załamania cieczy należą 

refraktometry.  Zasada  ich  działania  opiera  się  na  zjawisku  załamania  światła  na  granicy  dwóch 

ośrodków.  Wynika  z  niego,  że  wraz  ze  wzrostem  kąta  padania  promieni  świetlnych  rośnie  wartość 

kąta  ich  załamania.  Przy  pewnej  wartości  kąta  padania  zwanym  kątem  granicznym  (α

gr

),  kąt 

załamania  w  środowisku  optycznie  rzadszym  wynosi  90º.  Jeśli  kąt  padania  będzie  miał  wartość 

większą  od  kąta  granicznego,  to  promień  ulegnie  całkowitemu  wewnętrznemu  odbiciu.  Gdy 

promienie  padają  pod  różnymi  kątami  na  granicę  środowisk,  przechodząc  ze  środowiska  optyczne 

rzadszego  do  gęstszego,  wtedy  będą  się  w  nim  rozchodzić  w  obrębie  stożka,  którego  rozwartość 

wyznacza kąt graniczny. Spełniona jest przy tym zależność: 

n

2

 = n

1

  sin α

gr

, 

gdzie: n

1

 i n

2

 - współczynniki załamania promieni względem próżni.  

 

Refraktometr  Abbego  składa  się  z  dwóch  pryzmatów:  pomocniczego  i  pomiarowego. 

Promienie  po  przejściu  przez  pryzmat  pomocniczy  wchodzą  do  warstwy  cieczy  badanej  znajdującej 

się pomiędzy ścianami obu pryzmatów. Następnie promienie kierowane są do optycznie gęstszego od 

cieczy  pryzmatu  pomiarowego,  w  którym  rozchodzą  się  w  obrębie  wspomnianego  stożka. 

Obserwator  widzi  część  jasną  pola,  oświetloną  przez  promienie  biegnące  wewnątrz  stożka  po 

załamaniu  na  graniczy  ciecz-szkło,  oraz  część  ciemną  znajdują  się  poza  stożkiem.  Położenie  granicy 

światła i cienia obserwowane na tle skali jest miarą współczynnika załamania badanej cieczy.  

Refraktometry  znalazły  szerokie  zastosowanie  w  pomiarach  stężeń  roztworów,  bowiem 

współczynnik  załamania  światła  zależy  od  stężenia  roztworu.  Wystarczy  więc  sporządzić  wykres 

zależności  współczynników  załamania  roztworu  dla  kilku  znanych  stężeń,  by  można  było,  na 

podstawie  zmierzonego  refraktometrem  współczynnika  załamania,  znaleźć  z  wykresu  stężenie 

badanego roztworu.  

 

 

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA 

 

A.  Wyznaczenie stężenia badanego roztworu NaCl za pomocą refraktometru Abbego. 

 

By  wyznaczyć  stężenie  badanego  roztworu  NaCl  należy  wycechować  refraktometr Abbego  dla  tego 

roztworu  sporządzając  wykres  funkcji  współczynnika  załamania  światła  (n)  od  znanego  stężenia 

roztworu (c). 

 

1.  W szklanych probówkach przygotować serię wodnych roztworów NaCl o stężeniach 0%, 1%, 2%, 

2,5%, 3%, 4% i 5%, których końcowa objętość V

k

 ma wynieść 5 ml. Roztwory otrzymuje się przez 

rozcieńczenie  5%  wyjściowego  roztworu  NaCl.  Do  ich  wykonania  należy  użyć  pipety 

automatycznej. UWAGA: roztwór o stężeniu 2,5% należy otrzymać poprzez zmieszanie równych 

objętości wody destylowanej z NaCl o stężeniu 5%.  

2.  Wyznaczyć  współczynniki  załamania  (n)  ww.  roztworów  NaCl  oraz  roztworu  o  nieznanym 

stężeniu  (n

x

)  za  pomocą  refraktometru  Abbego.  Pomiary  rozpocząć  od  wody  destylowanej,  a 

zakończyć na 5% roztworze NaCl. W tym celu należy: 

2.1. Odchylić oprawę z pryzmatem dolnym.  

2.2. Oczyścić powierzchnię pryzmatów za pomocą papierowego ręcznika zwilżonego spirytusem. 

2.3.  Przenieść  pipetą  kilka  kropli  roztworu  na  powierzchnię  dolnego  pryzmatu,  unieść  go  i 

docisnąć do pryzmatu górnego. 

2.4.  Za  pomocą  pokrętła  umieszczonego  po  lewej  stronie  refraktometru,  uzyskać  wyraźne 

rozgraniczenie  jasnego i ciemnego obszaru w  polu widzenia okularu.  Granicę  między  obszarami 

ustawić  w  miejscu przecięcia się  linii pomocniczych  (ciemne  półkole  powinno znajdować się  na 

dole pola widzenia okularu, jasne na górze).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Odsłonić okienko znajdujące się po lewej stronie refraktometru nad pokrętłem. Patrząc przez 

lewy okular odczytać współczynnik załamania światła (n) ze skali znajdującej się po prawej stronie 

pola widzenia. Wyniki z pomiarów zapisać w tabeli 1. 

 

 

 

Stężenie 

roztworu NaCl  

 

(c) [%] 

 

 

0 

 

1 

 

2 

 

2,5 

 

3 

 

4 

 

5 

c

x 

(wyznaczone 

z wykresu) 

 

Współczynnik 

załamania 

światła  

(n) 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

x

 

(z pomiaru) 

Tabela 1. 

 

3. Sporządzić na papierze milimetrowym wykres funkcji n=f(c). 

4. Odczytać z wykresu nieznane stężenie roztworu NaCl (c

x

). Wynik zapisać w tabeli 1. 

 

 

B.  Wyznaczenie stężenia roztworu glukozy za pomocą refraktometru Abbego. 

 

Refraktometr  Abbego  jest  wycechowany  i  dostosowany  do  pomiaru  stężeń  roztworów  cukru  w 

różnych produktach spożywczych, np. w miodzie.  

 

Celem  części  B  ćwiczenia  jest  wyznaczenie  stężenia  roztworu  glukozy  przygotowanego  przez 

studentów wykonujących ćwiczenie 26. By je określić, po wykonaniu czynności opisanych w punkcie 2 

części  A  ćwiczenia,  należy  odczytać  wartość  liczbową  ze  skali  znajdującej  się  po  lewej  stronie  pola 

widzenia.  Natomiast  w  celu  odczytania  wartości  współczynnika  załamania  światła  (n)  używamy 

prawej skali. Wyniki wpisać do tabelki 2. 

 

 

 

 

 

Ciecz 

 

Współczynnik załamania 

światła (n) 

 

Stężenie (c) [%] 

 

Roztwór cukru 

 

 

 

Tabela 2. 

 

Sprawozdanie powinno zawierać: 

1. 

Tabele pomiarów. 

2. 

Wykres funkcji n=f(c) wykonany na papierze milimetrowym.