Dijital Refraktometreler - Evrensel Konsantrasyon Ölçerler
By Angelo DePalma, Ph.D – Partial Reprint – Originally Published April 6th, 2011, for original see Lab Manager; – Digital Refractometers are instruments that quantify and identify chemicals and materials based on their refractive index (RI). A unique property related to the speed of light as it passes through a substance, RI (Refractive Index) is defined as the ratio of the speed of light in a vacuum relative to its speed in the test material.
For example, the RI of pure water is 1.33, meaning that light passes through a vacuum 1.33 times faster than it does through water.
Since light also changes direction as it passes from one medium to another, RI is conveniently measured as a function of this unique “angle of refraction”. Everyone is familiar with how a partially submerged stick seems to “bend” as it enters water. Refractometers quantify RI by measuring the angle formed by light as it leaves air and enters the test object.
Priced to Fit the Job
Digital refractometers range in size and capability, from handheld units costing a few hundred dollars to full-featured instruments in the $10,000 to $15,000 range. Handheld models may be of “traditional” or digital design; higher-end instruments operate on a bench-top or, in some industries, in-line to monitor manufacturing processes.
Refractometers are priced to fit the job and the value of what is being analyzed. A truck driver uses a $200 handheld visual refractometer to check the water content of an ethylene glycol coolant, while a top -of-the-line bench-top unit may be used in food, chemical or pharmaceutical quality testing.
Refractometry is one of the most versatile analytical techniques. Pure substances that transmit light have unique RI’s that change as the concentration of additives changes. For example, the RI rises with increasing sugar concentration since sugar molecules dissolving in water slow light down as it passes through.
As a “universal concentration meter”, refractometry serves a range of industries; water treatment, chemistry, biology, foods, beverages, brewing and viticulture, paints, lubricants, personal care products, pharmaceuticals, and many others. Manufactures routinely use RI to check incoming raw materials as well as complex products used in manufacturing, research and development.
Digitial refractometers in constant use must be maintained, primarily by cleaning the prism. If this in not done after every test, fluid from the previous run will evaporate, leaving the solute on the prism and distorting the next measurement. “Cross-contamination between samples is another source of error,” observes Richard Spanier, sales and marketing director at Rudolph Research Analytical (Hackettstown, NJ). Rudolph Research specializes in bench-top digital refractometers priced in the $10,000 to $14,000 range.
Protecting the sample using measurement is another precaution. volatile liquids like alcohol evaporate, which distorts the concentration, while hydroscopic liquids like glycerol can dilute if they pick up water. “You also want to make sure there is no temperature gradient across the sample.”, Mr. Spanier warns, since RI is a function of temperature.
No Detailed Analysis
Spektroskopinin aksine, RI belirli bir bileşen için tanı koyucu veya kesin değildir; şekerli su çözeltisi tuzlu su çözeltisiyle aynı RI değerine sahip olabilir (farklı konsantrasyonlarda olsa da). RI en uygun şekilde analizler bilindiğinde veya bitmiş bir ürünün RI değeri önceden belirlendiğinde uygulanır.
Analistler refraktometriyi bir ürünün spesifikasyonlar dahilinde olup olmadığını belirlemek için bir kalite aracı veya ekran olarak görürler. Spesifikasyon dışı bir RI sergileyen partiler, prosesin nerede yanlış gittiğini araştırmak için HPLC gibi daha hassas tekniklerle daha fazla test edilebilir. Ya da refraktometri, bir ürün hakkında daha derin bilgi sağlamak için dansitometri veya polarimetri gibi diğer fiziksel yöntemlerle birleştirilebilir.
Örneğin, bir elma suyu veya akçaağaç şurubu üreticisi, RI belirli sınırlar içindeyse, her bileşeni ölçmek zorunda kalmadan ürününün satışa uygun olduğunu bilir. Üretici daha karmaşık analizlere yalnızca ara sıra ya da RI spesifikasyonların dışına çıktığında başvurur.
Atago U.S.A. (Bellevue, WA) teknik uzmanı Noah Radford'un belirttiği gibi, "HPLC'nin aksine, RI ayrıntılı bir analiz değil, hızlı tanımlama sağlar."
What to Look For?
Spanier, "Refraktometrinin büyük kullanıcıları için performans önemli bir faktördür çünkü bu, her gün kullandıkları bir araçtır" diyor. "Fiyata göre satın alan insanlar muhtemelen ilk kez satın alanlardır." Ardından, üreticinin itibarının bir refraktometre seçiminde belki de en önemli faktör olduğunu söylüyor. "Eğer bir cihaz on beş yıl boyunca laboratuvarımda duracaksa, kaliteli olmasını isterim."
Noah Radford, kullanıcıların ölçmek istedikleri şeyin bileşimini ve değerini, gereken ölçüm doğruluğunu ve yanlış bir analizin maliyetini dikkatle değerlendirmeleri gerektiğini söylüyor. "Ayrıca test ortamını, sıcaklık ve nem koşullarını ve kontrollü bir laboratuvar ortamında mı yoksa bir üretim alanında mı ölçüm yaptığınızı da göz önünde bulundurun."
Angelo DePalma organik kimya alanında doktora derecesine sahiptir ve ilaç endüstrisinde çalışmıştır. Kendisine angelo@adepalma.com adresinden ulaşabilirsiniz.
PDF dosyasını indirin