УДК 006.91:535.324
СУЙЕУБАЕВА Г. А., КУАНБАЕВ Ч. Б.
Республиканское государственное предприятие «Казахстанский институт метрологии»
Астана, Казахстан
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТНЫЕ ОБРАЗЦЫ ЕДИНИЦЫ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ
Показатель преломления является одной из важнейших характеристик вещества, находящегося в любом из трех агрегатных состояний – твердом, жидком и газообразном и зависит от природы вещества, длины волны падающего света, а также от внешних условий, главным образом от температуры вещества.
Материальными носителями единицы показателя преломления твердых веществ служат трехгранные стеклянные призмы из различных марок стекла, жидких веществ – различные рефрактометрические жидкости, находящиеся в полой трехгранной призме.
В качестве рабочего средства измерений для определения показателя преломления жидких и твердых веществ используется рефрактометр. Он предназначен для измерения коэффициента преломления жидкостей, пластичных и твердых тел, определения значения их средней дисперсии, измерения концентрации смесей, а также для измерения содержания сахара в водных растворах.
Рефрактометры калибруются и поверяются с помощью рефрактометрических пластин и призм и рефрактометрическими жидкостями.
Показатель преломления принадлежит к числу немногих физических констант, которые можно измерить с очень высокой точностью и малой затратой времени, располагая лишь небольшим количеством вещества. Для этого используются приборы - рефрактометры. Они позволяют определять показатель преломления с точностью до 0,01% и даже до 0,001% от измеряемой величины, для этого требуется всего (0,05 - 0,5) г вещества, а вся процедура измерений сводится к отсчету по шкале.
Один из первых рефрактометров был создан в середине 18 века, Ломоносов назвал его
«квадрантом, придуманным для определения преломлений в химических телах». Термин
«рефракция» был введен в науку Ньютоном в его книге «Оптика» в начале 18 века. В наше время рефрактометры являются обязательной принадлежностью многих исследовательских и производственных лабораторий.
Рефрактометрические методы широко применяются в химической, нефтяной, фармацевтической, пищевой промышленности, в геологии, в сельском хозяйстве для контроля качества и зрелости плодов, овощей и семян. В биологических, химических и физических лабораториях рефрактометры применяются для исследования эфирных масел, жиров, крови, жидкого топлива, смазочных масел, стекол, различных растворов и т.д. Нет сомнения, что простота и доступность измерений в сочетании с высокой точностью позволят рефрактометрическим методам сохранить свое значение и в будущем.
Рефрактометры калибруются и поверяются с помощью рефрактометрических пластин и призм и рефрактометрическими жидкостями.
В настоящее время в Республике Казахстан имеются рефрактометры, которые калибруются и поверяются только с помощью рефрактометрических жидкостей. Организации, имеющие вышеуказанные средства измерения приобретают рефрактометрические жидкости в зарубежных странах или же производят калибровку и поверку рефрактометров дистиллированной водой. При поверке рефрактометров дистиллированной водой не охватывается весь диапазон измерения рефрактометра, а также применение рефрактометрических жидкостей упрощает процесс поверки по сравнению с применением рефрактометрических пластин и призм.
Для решения данной проблемы в РГП «КазИнМетр» планируется производство рефрактометрических жидкостей, в качестве государственных стандартных образцов показателя преломления жидкостей (далее ГСО), которые будут применяться в химической, пищевой и фармацевтической промышленности.
ГСО единицы показателя преломления жидкостей представляет собой комплект из 5 стеклянных ампул, содержащих рефрактометрические жидкости. В качестве исходного материала для приготовления ГСО будут использованы следующие жидкости:
- дистиллированная вода;
- n- гептан;
-четыреххлористый углерод;
- бензол;
- α- бромнафталин.
Нормируемые метрологические характеристики стандартных образцов единицы показателя преломления жидкости
Таблица 1 Инде-
кс
Наименование вещества
Характерис- тика ГСО
Нормируемое значение характеристики ГСО (значения показателя
преломления
вычисленны в желтой линии натрия)
Погрешность от неоднород- ности (входит в состав абсолютной погрешности)
Абсо- лютная погреш- ность
Температурны й коэффициент показателя преломления
ПП-В Дистиллированная
вода Показатель
преломления 1,3326-1,3333 6*10-6 3,0*10-5 0,000098 ПП-Г n- Гептан Показатель
преломления 1,3877-1,3879 6*10-6 3,0*10-5 0,000508 ПП-Ч Четыреххлористы
й углерод
Показатель преломления
1,4602-1,4605 7*10-6 3,0*10-5 0,000588
ПП-Б Бензол Показатель
преломления
1,5009-1,5013 7*10-6 3,0*10-5 0,000636 ПП-Бр α- Бромнафталин Показатель
преломления 1,6577-1,6580 6*10-6 3,0*10-5 0,000440
Рисунок 1. Государственные стандартные образцы единицы показателя преломления жидкости Производство ГСО единицы показателя преломления даст возможность поверки, калибровки, метрологической аттестации и градуировки рефрактометров во всем диапазоне измерений и позволит метрологический обеспечить имеющиеся в РК рабочие эталоны и рабочие СИ, а также покрыть необходимость в стандартных образцах.
Таким образом, имеющие эталоны единицы показателя преломления обеспечивают передачу размера единицы всем существующим рабочим СИ для измерения показателя преломления в видимой области спектра с требуемым запасом точности.
Литература
1. Б. В. Иоффе. Рефрактометрические методы химии, Л: «Химия», 1974.
2. Шишловский А. А. Прикладная физическая оптика. М., 1961.
3. Cтатья «Государственный эталон показателя преломления» в сборнике докладов РГП
«КазИнМетр» «Прослеживаемость измерений к основным единицам величин в Республике Казахстан».
