Файл: Байкалова И.М. Сборник материалов по применению рефрактометрии в анализе фармацевтических препаратов практическое пособие.pdf

Многокомпонентные системы рассматривают обычно как двойные или тройные, так как рефрактометрический анализ более сложных смесей невозможен.

Примером многокомпонентных систем, рассматриваемых как двойные, могут быть растворы масел в органических растворите­ лях, морская вода, где состав морской соли принимается более или

Рис. 6. Принципиальная схема рефрактометра, основанного на .измерении предельного угла:

/ — исследуемое вещество; 2 — измерительная призма.

менее определенным. Примером многокомпонентных систем, рас­ сматриваемых как тройные, могут быть настойки лекарственных препаратов, а также брага, настойки, вина, ликеры и т. д.

ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РЕФРАКТОМЕТРЫ

В настоящее время наиболее распространены рефрактометры типа приборов Аббе и Пульфриха.

Принцип работы на этих рефрактометрах основан на определе­ нии показателя преломления методом предельного угла (угол пол­ ного внутреннего отражения света). Главной деталью прибора яв­ ляется измерительная призма из оптического стекла, показатель преломления которого известен (рис. 6). Входная грань измери­ тельной призмы, соприкасающаяся с исследуемым веществом, слу­ жит границей раздела, на которой происходит преломление и пол­ ное внутреннее отражение луча. Через выходную грань измеритель­ ной призмы в зрительную трубу наблюдают преломление или от­ ражение света.

Угол а между входной и выходной гранями называется пре­ ломляющим углом призмы.

Луч, соответствующий предельному углу ср и называемый пре­ дельным лучом, после преломления на границе призма— воздух составляет с нормалью к выходной грани угол |3, измеряемый при определениях методом предельного угла.

14

Показатель преломления п исследуемого вещества рассчиты­ вают по формуле:

п = sin a yfN 2— sin2 (3 ± cos a sin (3

где N — показатель преломления измерительной призмы.

Знак (+ ) в формуле относится к случаю, когда предельный луч выходит от нормали в сторону преломляющего ребра призмы, как на рис. 6. Знак(—), когда предельный луч располагается по другую сторону от нормали.

По этой формуле вычисляют показатель преломления, рассчи­ тывают шкалы рефрактометров и вспомогательные таблицы к ним.

Различные типы рефрактометров, основанные на измерении пре дельного угла, отличаются величиной преломляющего угла и пока­ зателя преломления измерительных призм конструкцией угломер­ ных устройств и используемым источником света.

Для исследовательских работ в химических лабораториях ча­ ще применяют рефрактометр ИРФ-23. Это наиболее совершенная модель рефрактометра Пульфриха отечественного производства. Характерной особенностью прибора ИРФ-23 является использо­ вание измерительных призм с преломляющим углом 90° и источ­ ников монохроматического света.

Применение монохроматических источников света в рефракто­ метрах Пульфриха дает возможность проводить измерения с высо­ кой точностью (± 1• 10-5), но весьма усложняет работу на приборе.

Поэтому для анализа фармацевтических препаратов рекомен­ дуются приборы типа рефрактометра Аббе, измерения на которых проводят при обычном «белом» свете.

Особенность рефрактометров этого типа — не только в приме­ нении «белого» света (дневного или электрического), но и в уст­ ройстве измерительной призмы и в наличии дополнительной, так называемой осветительной призмы, а также в конструкции отсчетной шкалы.

Исследуемую жидкостьпомещают на гипотенузную (входную) грань измерительной призмы, сделанную из тяжелого флинта с преломляющим углом до 60°, и прижимают осветительной приз­ мой. Таким образом, исследуемая жидкость располагается между гипотенузными гранями обеих призм тонким слоем 0,1—0,2 мм

(рис. 7).

Через осветительную призму свет попадает в исследуемую жид­ кость. При выходе из измерительной призмы на границе с анали­ зируемой жидкостью лучи света преломляются.

Гипотенузная грань осветительной призмы должна быть мато­ вой, для рассеивания проходящих лучей света.

Измерительная и осветительная призмы вмонтированы в полые металлические камеры, по которым циркулирует термостатирующая вода. Камеры, соединенные шарниром, образуют важнейшую деталь рефрактометров — призменный блок.

Использование «белого» света в рефрактометрах Аббе вызыва­ ет вследствие дисперсии появление размытой радужной спектраль-

15

ной полосы вместо резкой границы светотени. Для устранения это­ го явления служит компенсатор дисперсии, устанавливаемый перед объективом зрительной трубы. Компенсатор состоит из двух призм Амичи (рис. 8), каждая из которых представляет собой систему призм: двух крайних из крона и средней из флинта..

Рис. 7. Схема призм рефрактометра Аббе:

/— измерительная призма; 2 — осветитель­ ная призма; 3 — исследуемое вещество.

Шкалу рефрактометров Аббе градуируют в значениях показате­ ля преломления nD\ это облегчает работу на приборах подобного ти­ па. Отсчет показателя преломления ведут в пределах 1,3—1,7 (в некоторых моделях до 1,85) с точностью ±1-—2-10~4.

Малый расход анализируемого вещества, высокая точность, быстрота измерений и большой диапазон измеряемых показателей преломления обеспечили широкое применение рефрактометров Аб­ бе в химических лабораториях.

В контрольно-аналитической практике чаще применяются ре­ фрактометры типа прибора Аббе отечественного производства4.

Указания к эксплуатации рефрактометров ИРФ-22, РДУ, РЛУ

Юстировка рефрактометров. Юстировку проводят при помощи дистиллированной воды, показатель преломления которой равен 1,3330. Две-три капли дистиллированной воды наносят на поверх­ ность измерительной призмы и осторожно закрывают головку. В окуляр зрительной трубы наблюдают границу раздела светотени.

Устанавливают резкость визирных линий и вращением махович­ ка компенсатора устраняют дисперсию. Совмещают границу раз­ дела с перекрестием сетки и снимают отсчет по шкале. Если грани­ ца светотени проходит через пересечения визирных линий и отсчет по шкале равен 1,3330, то считается, что прибор установлен на правильные показания.

16

При работе с жидкостями прибор обычно юстируют по эталон­ ным жидкостям5, которыми являются, как было сказано выше, дис­ тиллированная вода, а также следующие вещества:

Порядок работы. До начала измерений проверяют чистоту со­ прикасающихся поверхностей призм измерительной головки. Иссле­ дуемое вещество помещают на измерительную призму. Зеркалом направляют свет в окно осветительной призмы. При помощи ком­ пенсатора устраняют дисперсию. Устанавливают резкость гра­ ницы раздела светотени и резкость визирных линий, затем границу раздела на пересечении креста визирных линий и снимают показа­ ния шкалы. Отсчеты делают три-четыре раза, переходя от светло­ го поля к темному, и наоборот. Из полученных данных находят среднее значение показателя преломления.

После измерений протирают поверхности призм чистой мягкой салфеткой, смоченной водой или спиртом, и просушивают.

Термостатирование призм рефрактометров

Показатель преломления зависит не только от состава вещест­ ва, но и от температуры. Поэтому при работе на рефрактометрах большое внимание уделяют термостатированию призм. При опи­ сании конструктивных особенностей рефрактометров типа прибора Аббе отмечалось, что призмы измерительной камеры прибора вмонтированы в полые металлические футляры (камеры), в кото­ рых циркулирует термостатирующая вода или другая жидкость, поддерживающая постоянную температуру, необходимую для ана­ лиза (рис. 9). Как правило5'6, рефрактометрические определения проводят при температуре 20 °С.

Равномерность нагрева воды обеспечивается одинаковой ско­ ростью ее истечения. Это обусловливается постоянством ровней воды в водонапорном 2 и нижнем 9 бачках и постоянной разницей в высоте положения обоих сосудов. Для правильной работы термостатирующей установки необходимо, чтобы количество воды, по­ ступающей из водопровода, было несколько больше, чем может пропустить кран 4. Избыток воды стекает по трубке 3 в раковину.

Обычно термостатирующий бачок 6 обогревают газовой горел­ кой 5 или электрической плиткой. Для понижения температуры до 20°С воду, циркулирующую по медному змеевику 7 термостатирующего бачка, охлаждают льдом. Стрелками показано движение

БИБЛИОТЕКА СССР

Для уменьшения колебаний температуры при рефрактометри­ ческих определениях лучше использовать более совершенный при­ бор— ультратермостат (рис. 10), который настраивают на опреде­ ленную температуру с помощью очень чувствительного контактно­ го термометра. Ультратермостат — это металлический бачок с электрическим обогревом.

Рис. 9. Схема уетаеовки для термостатирования призм рефрактометра:

Обычно при отклонении температуры измерения от стандартной (+ 20°С) более чем на 5—10°С вносят поправку Ап, учитывающую зависимость показателя преломления призмы от температуры.

П* = л табл. + Ап

18

где п1— истинный показатель преломления при температуре^°С; «табл. — показатель преломления, который находят по таблицам; А п— поправка, которую находят по таблицам или рассчиты­

вают по формуле.

При работе на рефрактометре типа прибора Аббе температур­ ную поправку рассчитывают по формуле:

где -- -----температурный коэффициент показателя преломления

вращается вместе с призменным блоком. Она подсвечивается зер­ калом 14 и специальной оптической системой проектируется в поле зрения трубы. Таким образом, в поле зрения трубы прибора ИРФ-22 видны одновременно граничная линия светотени, визир­ ный крест, деления шкалы и визирный штрих шкалы. Призменный блок (измерительная головка) установлен так, что измерительная призма располагается под осветительной (это удобно для анализа твердых и полужидких объектов).

Для термостатирования анализируемых объектов по шлангу 4 протекает вода определенной температуры. За температурой сле­ дят по термометру, укрепленному в камере.

Для нахождения границы раздела и совмещения ее с перекрес­ тием необходимо, вращая маховичок 10, наклонить измерительную головку. Благодаря низкому расположению маховичка поворота рука исследователя во время работы находится на столе и не ус­ тает.

Меняя положение призм Амичи в компенсаторе с помощью ма­ ховичка 11, устраняют цветную кайму границы светотени.

20