4. Refraktometria és polarimetria, alkalmazásuk az élelmiszervizsgálatokban

Question 1

Refraktometria (kvalitatív mérés) alapja (elhajlás szöge mitől függ)

Answer 1

Egy fénynyaláb egyik közegből egy eltérő optikai sűrűségű közegbe lép –> a fény iránya megváltozik, hajlás és/vagy visszaverődés következik be

elhajlás szöge függ:

• a közegek minőségétől
• beeső szög sinusától

Question 2

Refrakciós index

Answer 2

(éta) adott T-n és p-n a beesési és a törési szög sinusának hányadosa, a két közegre jellemző állandó

folyadék refrakciós indexénél jelölés: éta ^20 alsó index: D –> Na spektrumának D vonala (hullámhossz), és 20 celsius

–> minden kémiai anyagra jellemző –> mérésre alkalmas, és irodalmi adattal össze kell vetni

Question 3

Törésmutatók

Answer 3

1. Abszolút törésmutató: vákuumra vonatkoztatott törésmutató

i: beesési szög, r: törési szög
n1 = sini/sinr = C0/C1
c0: fény terjedési sebessége vákuumban
c1: fény terjedési sebessége az adott közegben

2. Relatív törésmutató:
   Más közegre vonatkoztatott törésmutató

Question 4

Mitől függ a refrakciós index értéke?

Answer 4

1. Hőmérséklet
2. Beeső fény hullámhossza
3. komponens koncentrációja –> ezért alkalmas nedvességtartalom meghatározására

Question 5

Refrakciót mérő készülék

Answer 5

Adott hullámhosszú fényt (Na spektrumának D vonala vagy a fehér fény 589 nm-es összetevője) sugározzák a mintára egy üvegprizmán keresztül

Question 6

Teljes visszaverődés jelensége

Answer 6

sűrűbb optikai közegből ritkább közegbe lépésnél a törési szög nagyobb, mint a beesési –> a teljes visszaverődés határszögénél a törési szög 90 fokos. Az ekkor mért beesési szögnél nagyobb beesési szögnél nincs megtört sugár

ha i > ih –> megtört sugarat nem észlelünk

Question 7

Törésmutató felhasználása

Answer 7

1. Anyagok azonosítása (laborban)
2. Molekulaszerkezet tanulmányozása
3. Dipólusmomentum meghatározása –> alfa-elektronpolarizáción keresztül

Question 8

A törésmutató mérésének 3 módszere

Answer 8

A.) Fénytörés törvényének közvetlen felhasználása: beesési és törési szög közvetlen mérése (spektrométerrel)
B.) Teljes visszaverődés határszögének mérése
C.) fényhullámok interferenciáján alapuló módszer

Question 9

Abbé-féle refraktométer

Answer 9

1. R tükör megvilágít egy plánparalel prizmát - közte vizsgálandó anyag
2. alfa ugyanaz be- és kilépésnél
3. A detektor helyének változtatásával eljutunk olyan alfahoz, melynél fény nem jut át a prizmán
4. A teljes visszaverődés határszögénél a látótér fele fehér a fele fekete –> az alfa, azaz a beesési szög n skálával leolvasható, a törésmutatóval kapcsolatba hozható

–> ha fehér a megvilágító fénym a törésmutató diszperziója miatt a világos-sötét határvonal életlen, helyette színes sáv –> Amici-féle prizmarendszerrel lehet megszűntetni (ennek színszórása ellentétes a plánparalel prizmából kilépő sugár szóródásával)

Question 10

Refraktométer előnyök és hátrányok

Answer 10

1. Előnyök:
   gyors, egyszerű berendezés és pontos
2. Hátrányok:
   - - Alkalmazási területe korlátozott
   - - csak szövetmentes minták vizsgálata
   - - mért tulajdonság hőmérséklet függőek

Question 11

Refraktométer alkalmazása

Answer 11

1. gyümölcsök, gyümölcslevek, tej szárazanyag meghatározás
2. cukor-, alkoholtartalom mérés

A.) Édesipar: alfa-bróm-naftalinos oldás –> törésmutató mérés –> zsírtartalom számítható

digitális készülékek, kombinált butiro-refraktométerek: cukortartalom (%); olajtartalom 0,01 % pontos

B.) Szénhidrát tartalom: összefüggés a cukoroldatok törésmutatója és szénhidráttartalma között

–> eredmény: Brix-fok: g szacharóz / 100 g oldat

Question 12

Polarimetria -
Optikai forgatóképesség

Answer 12

Egyes anyagok síkban poláros fény polarizációs síkját elforgatják

Question 13

Fajlagos forgatóképesség

Answer 13

Optikai aktivitás mértéke: az a szög, amivel a síkban poláris fény polarizációs síkja elfordul, ha a kérdéses anyag T hőmérsékletű, 1 g/cm3 koncentrációjú, 1 dm vastag rétegén áthalad

Question 14

Adott koncentrációjú cukoroldat forgatása egyenlet

Answer 14

alfa = [alfa]^tˇD * l * c

alfa: mért forgatás fokban
[alfa]^tˇD : a fajlagos forgatóképesség a Na D vonalán (546,1 nm), t hőmérsékleten
l: küvetta hossza [dm]
c: koncentráció [g/cm3]

Question 15

Különböző cukrok forgatása

Answer 15

Szacharóz –> [alfa]^20fokˇD = 66,45fok

királis molekula –> poláros fény síkját elforgatja

Glükóz:
52,61 fok

Fruktóz:
-91,27 fok

Question 16

Polariméter felépítés

Answer 16

0. fényforrás: Na-lámpa –> monokromatikus fény
1. polarizátor: síkban poláros fényt állít elő
2. cső: aktív oldatot befogadó polározó cső
3. analizátor
4. és 3. Nicol-féle prizma

Question 17

polarizátor (1.) és analizátor (3.) fényáteresztése

Answer 17

1. 2 nicol-prizma főmetszete párhuzamos: gyengítetlenül halad át a fény
2. 2 nicol főmetszet szöget zár be: az analizátor a ráeső fényintenzitás cos^2alfa-val arányos részét bocsátja át
3. 2 nicol főmetszet derékszöget zár be: az analizátor teljesen elnyeli a ráeső fényt

Question 18

Polariméter használata és példa az alkalmazásra

Answer 18

Forgatjuk, amíg a jel el nem tűnik –> skála: forgatóképességgel arányos

–> laktóz meghatározására használhatjuk

Question 19

Fény definíció és jellemzői

Answer 19

transzverzális elektromágneses hullám

E: elektromos térerősség
H: mágneses térerősség
–> merőlegesek a terjedési irányra

a fény rezgési síkját E rezgési síkja határozza meg

1. természetes fény: nincs kitüntetett irány
2. lineárisan polarizált fény: E egy síkban rezeg
3. cirkulárisan polarizált irány: E vektor végpontjai körbe járnak (csavarvonal)