溶剂的折光率与温度的关系

透明材料的折光率与其温度和构成均有密切的关系[2]。通常，测定溶剂的折光率，温度范围在5℃-30℃范围内，这是因为，测定时所使用的恒温槽通常是可加热而不能制冷的，温度过低在夏天不容易实现；测定时温度太高多数有机溶剂将会很快挥发。图1 所示分别为THF、乙醇和水的折光率与温度的关系，其中各散点为实验值，直线为一次回归线。可以看出，各种溶剂的折光率受温度影响很小，二者均为线性关系， THF 及乙醇的折光率-温度关系线斜率分别为-4.1486*10-4 和-3.4971*10-4，彼此相当接近；而水的相应值为-5.4286*10-5,其绝对值明显小了一个数量级，或者说，水的折光率几乎不随温度发生变化。为便于对比，将20℃时的测定值与文献值列于表1。从表1 可以看出，测量值与文献值吻合良好。

表1 20℃时4 种溶剂折光率的测定值与文献值

溶 剂 THF C2H5OH H2O

文献值[3~5] 1.4050 1.3614 1.3330

实测值 1.4091 1.3634 1.3348

相对误差/% 0.29 0.15 0.14

2.2 THF 水溶液的折光率与组成的关系

为THF 水溶液的折光率与组成的关系。从图1 和图2 可以看出，同一组成下，温度升高则折光率下降。不过THF 组分小时，溶液中主要是水，而水的折光率几乎不随温度变化，因而此时的两条关系线相当贴近。从对实验数据的二次回归所得到的曲线来看，某温度下折光率与组成之间呈抛物线关系。若以tDη 表示温度 t 时的折光率，以η t 表示相应温度下溶剂的折光率，Xv表示 THF的体积分率，

其代数方程为： 20D η = η 20 +0.1038Xv-0.0302Xv2 （1）30D η = η 30 +0.1031Xv-0.0333Xv2 （2）为检验实验方法的重现性，进行了四组平行实验。以20℃和30℃两种情况为例，各实验点所测值的方差如见表2。表2 各个组成下平行实验值的方差/10-3

温度 1．00 0．75 0．50 0．25 0．00

20/℃ 0.4509 2.5682 4.5901 4.8411 1.2247

30/℃ 0.7932 2.0564 2.4061 4.7310 1.4198

可以看出，用纯THF 或纯水进行平行实验的方差相当小，即实验精密度比较高，而用它们的溶液做实验的精密度较差。这是因为配制溶液时产生不同的误差所至。

2.3 THF-乙醇溶液的折光率与组成的关系

从图3 可以看出，THF-乙醇溶液的折光率与组成之间表现出良好的线性关系。由实验点回归所得线性方程的相关系数均在0.99 以上，而标准差小于0.0015。同时不同温度下的关系线几近平行， 20℃和30℃时，THF 含量为任意值时THF-乙醇溶液的折光率分别为： 20η D =η 20 +0.0454Xv （3）30D η = η 30 +0.0456Xv （4）之所以几近平行，原因正如图1 所示，THF 和乙醇两种液体的折光率随温度的变化趋势相近。上述现象的出现与几种液体分子间力之间存在一定的关系。水的极性较强，即其分子间的氢键作用力比较大，水的沸点为100℃，从20℃到30℃引起的密度变化相对较小，而其它三种液体的相应变化则大得多，因此其折光系数的变化也大得多。

3 结 论

（1）应用阿贝折射仪来测定THF 与水及乙醇的两组分混合液的组成，快捷方便；测量值与文献值对比，误差在0.29%以下，说明该方法准确可靠，特别适用于生产和实验现场。

（2）在5℃~30℃范围内，THF、乙醇的折光率随温度升高而略为减小，减小的趋势非常相近，水的折光率随温度变化非常微小；THF 水溶液的折光率与组成之间呈抛物线关系；THF 的乙醇溶液的折光率与组成呈线性关系，变化趋势几近相同。