液體折射率與濃度的關(guān)系

液體折射率與濃度的關(guān)系

在化工、制藥、食品、石油等部門和大學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，通常需要確定各種液體的折射和濃度。液體的折射率通常用阿貝折射計(jì)測(cè)定,濃度的測(cè)量方法較多,如在化學(xué)方法中的滲透壓法,物理方法中的旋光計(jì)法,阿貝折射計(jì)法。液體的折射率與其濃度存在著一定的關(guān)系,如果能建立起二者之間的經(jīng)驗(yàn)公式,則已知其中的任意一個(gè)量就可以計(jì)算出另一個(gè)量,這在生產(chǎn)部門和高校實(shí)驗(yàn)中是很有實(shí)用價(jià)值的。本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立起幾種常見液體的折射率與其濃度的經(jīng)驗(yàn)公式,公式的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。1預(yù)備考試1.1質(zhì)量配比用旋光率為+66.500cm3/dm·g的蔗糖和蒸餾水,使用精確度為0.001g的電子天平,配制質(zhì)量百分比濃度分別為:6.0%,10.0%,16.0%,20.0%,30.0%,40.0%,50.0%,60.0%等八種不同濃度的蔗糖溶液。1.2質(zhì)量配比濃度對(duì)nacl水溶液溶液的配制用純凈的NaCl和蒸餾水,使用精度為0.001g的電子天平,配制質(zhì)量百分比濃度分別為1.0%,5.0%,10.0%,15.0%,20.0%,25.0%等六種濃度的NaCl水溶液。1.3酒精溶液的配制用酒精(化學(xué)純99.5%)和蒸餾水,使用精度為0.001g的電子天平,配制質(zhì)量百分比濃度分別為20.0%,30.0%,40.0%,50.0%,60.0%,70.0%,80.0%等八種酒精溶液。2各種不同液體的電阻率選用國(guó)產(chǎn)WAY型阿貝折射計(jì)測(cè)定上述已配制好的各種不同液體的折射率,測(cè)量結(jié)果見表1、表2、表3。測(cè)量當(dāng)時(shí)的使用條件為:溫度22℃,濕度62%,波長(zhǎng)589.3nm的鈉黃光。3數(shù)據(jù)處理與線性調(diào)整3.1以分散的方式創(chuàng)建根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別作散點(diǎn)圖,見圖1,圖2,圖3。3.2服務(wù)液體的生產(chǎn)濃度與b由散點(diǎn)圖可以明顯地發(fā)現(xiàn)這幾種溶液的折射率與濃度近似成線性關(guān)系,于是作線性擬合方程n=a+bc,其中a、b為擬合參數(shù),c為溶液的濃度,n為溶液的折射率。根據(jù)表1,表2,表3的測(cè)量數(shù)據(jù),分別利用最小二乘法求出擬合參數(shù)a、b及相關(guān)系數(shù)r,計(jì)算結(jié)果如下:蔗糖溶液:a=1.328±0.003b=0.00184±0.00008r=0.9944由此可得,蔗糖溶液的折射率與其濃度的經(jīng)驗(yàn)公式為:n=1.328+0.00184c(1)NaCl溶液:a=1.3331±0.0005cb=0.00185±0.00003r=0.9993由于可得,NaCl溶液的折射率與其濃度的經(jīng)驗(yàn)公式為:n=1.3331+0.00185c(2)酒精溶液:a=1.340±0.002b=0.00033±0.00004r=0.9495由此可得,酒精溶液的折射率與其濃度的經(jīng)驗(yàn)公式為:n=1.340+0.00033c(3)根據(jù)相關(guān)系數(shù)r可知,三種液體的折射率與其濃度顯著線性相關(guān),說(shuō)明作線性擬合是合理的。4阿貝折射法測(cè)定總電阻率為為了驗(yàn)證上述經(jīng)驗(yàn)公式的正確性,我們?nèi)我馀渲屏巳N溶液。先用化學(xué)方法測(cè)量了這三種溶液的濃度,結(jié)果分別是蔗糖溶液25.6%,NaCl溶液10.3%,酒精溶液21.0%。然后用阿貝折射計(jì)分別測(cè)定折射率,測(cè)定結(jié)果是,蔗糖:n1=1.3722,NaCl溶液:n2=1.3528,酒精:n3=1.3499。將三種溶液的濃度c1=25.6,c2=10.3,c3=21.0分別代入經(jīng)驗(yàn)公式(1)、(2)、(3)式,計(jì)算得三種溶液的折射率分別為:n′1=1.3751,n′2=1.3522