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 θP oraz kąt załamania θZ. Sinusy tych kątów wiąże następująca zależność:
,
gdzie:
vi 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 |
ng=1,473
M=92
d=1,261
Obliczamy refrakcję badanej przez nas gliceryny
RM=
RM=20,43
Obliczamy refrakcję czystej gliceryny
RM=3*RC+8*RH+3*RO
RM=3*(2,418)+8*(1,1)+3*(1,525)=20,629
RM=20,629
Obliczamy błąd bezwzględny
WT=11,6
WD=12
BB= WT - WD
BB = 11,6 - 12
BB = 0,4
Obliczamy błąd względny
BW = BB/WT ∗ 100%
BW = 0,4 / 11,6 ∗ 100%
BW =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%.