液体折射率与浓度的关系

液体折射率与浓度的关系

在化工、制药、食品、石油等部门和大学的实验中，通常需要确定各种液体的折射和浓度。液体的折射率通常用阿贝折射计测定,浓度的测量方法较多,如在化学方法中的渗透压法,物理方法中的旋光计法,阿贝折射计法。液体的折射率与其浓度存在着一定的关系,如果能建立起二者之间的经验公式,则已知其中的任意一个量就可以计算出另一个量,这在生产部门和高校实验中是很有实用价值的。本文根据实验数据建立起几种常见液体的折射率与其浓度的经验公式,公式的计算值与实验值基本吻合。1预备考试1.1质量配比用旋光率为+66.500cm3/dm·g的蔗糖和蒸馏水,使用精确度为0.001g的电子天平,配制质量百分比浓度分别为:6.0%,10.0%,16.0%,20.0%,30.0%,40.0%,50.0%,60.0%等八种不同浓度的蔗糖溶液。1.2质量配比浓度对nacl水溶液溶液的配制用纯净的NaCl和蒸馏水,使用精度为0.001g的电子天平,配制质量百分比浓度分别为1.0%,5.0%,10.0%,15.0%,20.0%,25.0%等六种浓度的NaCl水溶液。1.3酒精溶液的配制用酒精(化学纯99.5%)和蒸馏水,使用精度为0.001g的电子天平,配制质量百分比浓度分别为20.0%,30.0%,40.0%,50.0%,60.0%,70.0%,80.0%等八种酒精溶液。2各种不同液体的电阻率选用国产WAY型阿贝折射计测定上述已配制好的各种不同液体的折射率,测量结果见表1、表2、表3。测量当时的使用条件为:温度22℃,湿度62%,波长589.3nm的钠黄光。3数据处理与线性调整3.1以分散的方式创建根据测量结果分别作散点图,见图1,图2,图3。3.2服务液体的生产浓度与b由散点图可以明显地发现这几种溶液的折射率与浓度近似成线性关系,于是作线性拟合方程n=a+bc,其中a、b为拟合参数,c为溶液的浓度,n为溶液的折射率。根据表1,表2,表3的测量数据,分别利用最小二乘法求出拟合参数a、b及相关系数r,计算结果如下:蔗糖溶液:a=1.328±0.003b=0.00184±0.00008r=0.9944由此可得,蔗糖溶液的折射率与其浓度的经验公式为: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溶液的折射率与其浓度的经验公式为: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,酒精溶液的折射率与其浓度的经验公式为:n=1.340+0.00033c(3)根据相关系数r可知,三种液体的折射率与其浓度显著线性相关,说明作线性拟合是合理的。4阿贝折射法测定总电阻率为为了验证上述经验公式的正确性,我们任意配制了三种溶液。先用化学方法测量了这三种溶液的浓度,结果分别是蔗糖溶液25.6%,NaCl溶液10.3%,酒精溶液21.0%。然后用阿贝折射计分别测定折射率,测定结果是,蔗糖:n1=1.3722,NaCl溶液:n2=1.3528,酒精:n3=1.3499。将三种溶液的浓度c1=25.6,c2=10.3,c3=21.0分别代入经验公式(1)、(2)、(3)式,计算得三种溶液的折射率分别为:n′1=1.3751,n′2=1.3522