Réfractométrie

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L'indice de réfraction est la propriété physique utilisée pour caractériser les liquides. D'abord qu'est-ce que l'indice de réfraction ? On le note n, il est caractéristique de chaque milieu transparent (en l'occurrence les liquides).

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Principe de fonctionnement d'un réfractomètre

C'est une grandeur qui caractérise la vitesse de la lumière dans les solutions. Un indice de 1,5 signifie que dans le liquide, la lumière se déplace 1,5 fois moins vite que dans le vide. Si c est la vitesse de la lumière dans le vide, v la vitesse de la lumière dans le milieu dont l'indice est n :

n = c / v

Soit un système où un faisceau de lumière sous un angle d'incidence i par rapport à la normale, il sera réfracté d'un angle r selon la loi de Descartes relative à la réfraction nous permet d'écrire :

sin i = n sin r

A i imposé, la variation de l'angle réfracté de r sera fonction de n donc caractéristique du milieu. C'est le principe du réfractomètre d' Abbe.

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L'indice de réfraction comme caractéristique

Dans la littérature les indices de réfraction sont référencés selon des conditions normalisées : la mesure de n est faite à longueur d'onde fixe : la raie D du sodium, et à température fixe de 20°C. On écrit l'indice ainsi :

n	D
	20

Voyons maintenant l'influence des différents facteurs sur l'indice, sachant que la mesure est toujours faite à la longueur d'onde de la raie D du sodium.

Influence de la température

Plus il fait chaud, plus l'indice diminue, selon une relation affine valable pour de faibles écarts de température :

n_T = n₂₀ - 0,00045 . (T - 20)

Indice différent des tables

Si la valeur mesurée est trop différente de la valeur des tables, c’est que le produit n’est pas pur. Le liquide doit-être purifié à nouveau (distillé, ...). On retiendra comme critère de pureté un écart d’indice de 0,01 :

Si D n = ½ n(théorique) - n(mesuré)½ > 0,01 alors le liquide n’est pas pur.

Exemples de valeurs d'indices

Composé	Indice	Composé	Indice	Composé	Indice
Acétone	1,359	Chlorobenzène	1,525	n-pentane	1,358
Aniline	1,586	Éthanol	1,361	Toluène	1,496

Conclusion

La valeur de l'indice d'un liquide est un critère de pureté des liquides. Il est rapide et facile à mesurer.

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Mesure à l'aide d'un réfractomètre d'Abbe

Voici un réfractomètre d'Abbe.

 

1. Ouvrir le cache du prisme.
2. Vérifier la propreté de la surface (prisme).
3. Mettre en marche la lampe au sodium.
4. Déposer quelques gouttes du liquide sur le prisme.
5. Refermer le cache.
6. Regarder dans l'oculaire et placer le cercle bicolore au centre du réticule.
7. Lire l'indice de réfraction à l'aide des échelles.
8. Lire la température sur le thermomètre fixé sur le réfractomètre et effectuer les corrections de température nécessaire.