Рефрактометр

Принцип действия

Показатель преломления n = c / v, где c — скорость света в вакууме, v — скорость света в веществе. Для жидкости n зависит от её плотности и молекулярной природы, и через это — от концентрации растворённых веществ. Простая формула связи для многих водных растворов: n = n₀ + k · C, где n₀ — показатель преломления чистой воды (1,3330), k — коэффициент (зависит от природы растворённого), C — концентрация.

Классический оптический рефрактометр работает по методу предельного угла полного внутреннего отражения: луч света проходит через эталонную призму с известным высоким n, попадает в тонкий слой пробы, часть лучей возвращается через отражение. Граница света и тени в окуляре даёт численный отсчёт по шкале.

Типы рефрактометров

Ручной (полевой)

Небольшой оптический прибор типа подзорной трубы с открывающейся призмой для пробы. Применяется в выездном контроле: приёмка молока на ферме, определение °Brix виноградного сусла в поле, экспресс-проверка плотности электролита АКБ. Объём пробы — 1 капля.

Настольный Аббе

Лабораторный прибор средней точности. Позволяет измерять показатель преломления прозрачных жидкостей в диапазоне 1,30–1,70 с точностью 0,0002. Требует термостатирования (стандартно 20 °C); для рутинной работы погрешность измерения не превышает 0,1 °Brix для сахарных растворов.

Цифровой автоматический

Микропроцессорный прибор с CCD-детектором, автоматическим термокомпенсатором и калиброванными шкалами. Измеряет за 1–3 секунды с точностью 0,01 °Brix. Применяется в онлайн-контроле в пищевой промышленности (соки, сахарные сиропы), в клинических анализаторах (осмолярность плазмы).

Применение

Пищевая промышленность. Экспресс-измерение сахара в соках, нектарах, варенье, меде (°Brix). Контроль концентрации соли в рассоле. Определение сухого остатка в молочных продуктах.

Виноделие и пивоварение. Показатель преломления — базовый метод при определении сахаристости сусла до и в процессе ферментации. Более прост и быстр, чем ареометрический, при малых количествах проб (1–2 капли).

Клиническая лаборатория. Определение плотности мочи, белка в плазме крови, осмолярности биологических жидкостей. Широко применяется вместо урометра там, где проба мала.

Нефтехимия. Показатель преломления нефтепродуктов как характеристика чистоты и группового состава; стандартные значения — бензин 1,42–1,46, керосин 1,43–1,45, смазочные масла 1,47–1,52.

Контроль качества реактивов и растворителей. Показатель преломления — стандартный идентификационный признак в фармакопее (этанол 96 % — n = 1,3614).

Температурная компенсация

Показатель преломления уменьшается с ростом температуры: для водных растворов на 0,0001 при нагреве на 1 °C. В современных цифровых рефрактометрах компенсация выполняется автоматически по встроенному термодатчику. В аналоговых применяют табличную поправку или термостатируют пробу.

Связанные понятия

Показатель преломления — физическая величина, измеряемая рефрактометром. Градусы Брикса (°Brix) — шкала рефрактометра для сахара. Сахарометр-ареометр — альтернативный метод для больших объёмов пробы.