Δημοσιεύθηκε την Σχολιάστε

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα σε άλμη με Διαθλασίμετρο – Τί πρέπει να γνωρίζω?

πρωτοσέλιδο - Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα σε άλμη με Διαθλασίμετρο – Τι πρέπει να γνωρίζω?

Δείτε πώς εγώ μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το όργανο Διαθλασίμετρο – Ελάτε να δούμε με ποιό τρόπο λειτουργεί το αλατόμετρο

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Τί εμάς, μάς ενδιαφέρει να ξέρουμε για την άλμη
Φτιάχνω άλμη στο σπίτι. Σίγουρα, εγώ θα χρειαστώ μια ζυγαριά!

Η αλατοπεριεκτικότητα, μιας άλμης, εκφράζεται, συνήθως, ως, % (επι τοις εκατό), κατά βάρος.

Εάν, σε 100g άλμης, περιέχονται 7g αλατιού, τότε, αυτή, η άλμη περιέχει 7%, κατά βάρος αλάτι.

Δείτε: Πώς φτιάχνω άλμη?

Για να φτιάξουμε την προαναφερθείσα άλμη, πήραμε 93g νερό και, σε αυτό, το νερό, εμείς προσθέσαμε (διαλύσαμε) 7g αλατιού.

Ενώ, η μάζα, λοιπόν, της άλμης, είναι 93+7=100g, ο όγκος, αυτής, της άλμης, είναι μικρότερος από 100ml.

Ο όγκος, τον οποίο καταλαμβάνουν, αυτά τα 100g της άλμης, θα εξαρτηθεί:

—από την θερμοκρασία, καθώς και,

—από το είδος του άλατος (NaCl, KCl, CaCl2, κλπ.), το οποίο, εμείς προσθέσαμε.

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα σε άλμη με Διαθλασίμετρο – Τι πρέπει να γνωρίζω?
Εμείς απαιτείται να γνωρίζουμε, κάθε φορά, την αλατοπεριεκτικότητα της άλμης.

Χοντρικά, υπολογίστε ότι, όταν, χρησιμοποιούμε χλωριούχο νάτριο, ως αλάτι, ο όγκος θα είναι 95ml, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Συνεπώς, η πυκνότητα (density), αυτής, της άλμης, θα είναι: πυκνότητα = μάζα/όγκος ή πυκνότητα=100/95=1.05g/ml.

Το ειδικό βάρος, (specific gravity), θα είναι 1.05.

Στον Πίνακα 1, παρουσιάζεται η μεταβολή του ειδικού βάρους άλμης (NaCl), σε διάφορες τιμές αλατοπεριεκτικότητας.

Αλατοπεριεκτικότητα άλμης % κατά βάρος
Ειδικό βάρος, (specific gravity) άλμης
0 1.00
3.70 1.026
10 1.074
13.20 1.098
19 1.143
22.70 1.173
Πίνακας 1. Μεταβολή ειδικού βάρους άλμης σε σχέση με την αλατοπεριεκτικότητα.

Είναι προφανές, ότι, όσο αυξάνει η περιεκτικότητα, της άλμης, σε αλάτι, τόσο αυξάνει και, το ειδικό βάρος της άλμης.

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Με ποιό τρόπο μπορούμε εμείς να μετρήσουμε την αλατοπεριεκτικότητα μιάς άλμης?
Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα σε άλμη με Διαθλασίμετρο – Τι πρέπει να γνωρίζω?
Διαθλασίμετρο. Το Διαθλασίμετρο είναι ένα οικονομικό όργανο και έχει εύκολη και απλή λειτουργία.

Συνήθως, εμείς χρησιμοποιούμε 3 τρόπους, για να μετρήσουμε την αλατοπεριεκτικότητα μιας άλμης.

Δείτε: Δείτε τους 3 τρόπους για να μετρήσετε την αλατοπεριεκτικότητα σε μια άλμη

Γενικά, με τα διαθλασίμετρα, (refractometers), εμείς μετρούμε, την αλατοπεριεκτικότητα μιας άλμης, γρήγορα και σχετικά αξιόπιστα.

Η λειτουργία, των διαθλασιμέτρων, στηρίζεται στην αρχή της διάθλασης του φωτός.

Η διάθλαση του φωτός χαρακτηρίζεται από τον δείκτη διάθλασης (refractive index ή index of refraction) .

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Τί είναι ο δείκτης διάθλασης?
Υλικό Δείκτης Διάθλασης
Κενό 1.0000
Αέρας 1.0003
Καθαρό νερό 1.3330
Άλμη 3.5% κ.β.
1.3394
Διάλυμα ζάχαρης 80% σε ζάχαρη 1.49
Γυαλί 1.51
Διαμάντι 2.417
Πίνακας 2. Δείκτης διάθλασης του φωτός σε διάφορα υλικά
Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα σε άλμη με Διαθλασίμετρο – Τι πρέπει να γνωρίζω?
Σχήμα 1. Μεταβολή, του δείκτη διάθλασης (Refractive Index), του φωτός, με την αλατοπεριεκτικότητα (Salinity) σε μια άλμη. Η αλατοπεριεκτικότητα εκφράζεται σε ppt (parts per thousand), ή ‰. Δηλαδή, 20 ppt αντιστοιχεί σε 2.0% κατά βάρος.

Ο δείκτης διάθλασης είναι, ο λόγος της ταχύτητας, του φωτός στο κενό, προς την ταχύτητα του φωτός, στο υλικό, το οποίο, εμείς εξετάζουμε.

Στον Πίνακα 2, βλέπουμε ότι, η ταχύτητα  του φωτός, σε άλμη, με, 3.5% σε αλάτι, είναι 1.3394 φορές μικρότερη από, αυτήν, την ταχύτητα  του φωτός στο κενό.

Ή, το φως, στο κενό, ταξιδεύει 1.3394 φορές πιο γρήγορα.

Παρατηρούμε, ότι, όσο περισσότερο ”πυκνό” είναι το υλικό, τόσο μεγαλύτερος είναι ο δείκτης διάθλασης, και άρα, τόσο μικρότερη, θα είναι η ταχύτητα του φωτός, μέσα σε αυτό, το υλικό.

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Πώς μεταβάλλεται ο δείκτης διάθλασης, του φωτός, σε σχέση με την αλατοπεριεκτικότητα της άλμης?

Με ποιό τρόπο επηρεάζει η αλατοπεριεκτικότητα μιας άλμης τον δείκτη διάθλασης του φωτός?

Όσο αυξάνει η περιεκτικότητα σε αλάτι μιας άλμης, τόσο αυξάνει και ο δείκτης διάθλασης, του φωτός.

Απ,ό το Σχήμα 1, παρατηρούμε ότι η μεταβολή αυτή είναι γραμμική.

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Ποιά είναι η μεταβολή του δείκτη διάθλασης, του φωτός, με την πυκνότητα της άλμης?
Σχήμα 2. Μεταβολή του δείκτη διάθλασης (Refractive Index), του φωτός, με το ειδικό βάρος (Specific Gracity) μιας άλμης.

Ομοίως, ο δείκτης διάθλασης, του φωτός, αυξάνει γραμμικά, με, την αύξηση του ειδικού βάρους της άλμης.

Δείτε το Σχήμα 2.

Τί θα πρέπει εγώ να προσέχω

Ο δείκτης διάθλασης, εμάς, μάς δίνει πληροφορίες, οι οποίες αφορούν τα ποσοτικά χαρακτηριστικά, των διαλελυμένων στερεών, σε ένα διάλυμα.

Ο δείκτης διάθλασης, εμάς, ΔΕΝ μάς δίνει πληροφορίες, οι οποίες αφορούν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά, των διαλελυμένων στερεών, σε ένα διάλυμα.

Αυτό είναι και το μειονέκτημα του δείκτη διάθλασης.

Ας το εξηγήσουμε καλύτερα.

Έστω, ότι, εμείς φτιάξαμε μια άλμη, μόνον, από χλωριούχο νάτριο, (NaCl).

Στην άλμη, αυτή, βρίσκονται διαλελυμένα, τα ιόντα Na+ και Cl.

Έστω, ότι, εμείς φροντίσαμε η άλμη, αυτή, να είναι 10% κ.β.

Σχήμα 3. Μεταβολή, του δείκτη διάθλασης, του φωτός, με την % περιεκτικότητα σε χλωριούχο κάλιο. Για 10% περιεκτικότητα σε KCl, ο δείκτης διάθλασης είναι: 0.0014*10+1.3325 = 1.3465

Στη συνέχεια, εμείς φτιάξαμε και, μια άλλη άλμη, μόνον, από χλωριούχο κάλιο, (KCl).

Στην άλμη, αυτή, βρίσκονται διαλελυμένα, τα ιόντα Κ+ και Cl.

Εμείς φροντίσαμε, και, αυτή, η 2η άλμη να είναι 10% κ.β.

Οι δύο, αυτές, άλμες, έχουν την ίδια αλατοπεριεκτικότητα.

Αλλά, η πυκνότητα, και, το ειδικό βάρος σε κάθε άλμη διαφέρουν.

Ως αποτέλεσμα, και, οι, αντίστοιχοι, δείκτες διάθλασης, στις δύο άλμες θα διαφέρουν.

Δείτε τα Σχήματα 3 και 4.

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Εγώ θα πρέπει να λάβω υπόψιν και το είδος του άλατος

Να το πούμε διαφορετικά.

Σχήμα 4. Μεταβολή, του δείκτη διάθλασης, με την % περιεκτικότητα σε χλωριούχο νάτριο. Για 10% περιεκτικότητα σε KCl, ο δείκτης διάθλασης είναι: 0.0018*10+1.3324 = 1.3504

Μια άλμη 10% κ.β., η οποία αποτελείται από χλωριούχο νάτριο, (NaCl), έχει τον ίδιο δείκτη διάθλασης, με μια άλμη 7% κ.β., η οποία αποτελείται από χλωριούχο μαγνήσιο (MgCl2).

Επίσης, μια άλμη 10% κ.β., η οποία αποτελείται από χλωριούχο νάτριο, (NaCl), έχει τον ίδιο δείκτη διάθλασης, με μια άλμη, περίπου 7.5%, η οποία αποτελείται από χλωριούχο κάλιο (KCl).

Πρέπει λοιπόν να είμαστε πολύ προσεκτικοί.

Ιδιαίτερα, όταν, μετρούμε την αλατοπεριεκτικότητα, σε άλμη με CaCl2 ή,

όταν, μετρούμε την αλατοπεριεκτικότητα, σε άλμη, για την οποία, έχει χρησιμοποιηθεί τυρόγαλα, για την παρασκευή της.

Δείτε: Τί είναι η άλμη? Πώς φτιάχνω αυτήν πού θέλω?

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Τύποι διαθλασίμετρων
Αρχικά, εμείς παίρνουμε μια πολύ μικρή ποσότητα από την άλμη μας.

Στην αγορά διατίθενται διάφοροι τύποι διαθλασιμέτρων.

Άλλα διαθλασίμετρα μετρούν τα μπριξ (brix), άλλα, διαθλασίμετρα μετρούν την αλατοπεριεκτικότητα, άλλα διαθλασίμετρα μετρούν και τα δύο.

Τα διαθλασίμετρα, αυτά, μπορεί να είναι φορητά ή όχι,  μπορεί να είναι ψηφιακά, να φέρουν ”ματάκι” – διόπτρα, (viewfinder), κ.λ.π.

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Με ποιό τρόπο λειτουργεί το διαθλασίμετρο?

Τοποθετούμε (απλώνουμε) το δείγμα πάνω στο πρίσμα του οργάνου.

Το φως περνά μέσα από το ρευστό δείγμα.

Εμείς μεταφέρουμε το δείγμα μας, και το απλώνουμε πάνω στο πρίσμα του οργάνου.

Η ταχύτητα, του φωτός, θα ελαττωθεί, όταν, αυτό το φως προσπέσει στο πρίσμα.

Αυτό οφείλεται στο ότι, το πρίσμα είναι περισσότερο ”πυκνό”, και, έτσι έχει έναν υψηλότερο δείκτη διάθλασης.

Ο δείκτης διάθλασης, του πρίσματος, είναι γνωστός στον κατασκευαστή του οργάνου.

Η φυσική ορίζει, ότι, ένα μεγάλο τμήμα του φωτός διαθλάται, όταν, αυτό, το φως, περνά από ένα μέσο, το οποίο χαρακτηρίζεται από έναν δείκτη διάθλασης, σε ένα άλλο μέσο, το οποίο έχει έναν διαφορετικό δείκτη διάθλασης.

Το τμήμα του φωτός, το οποίο διαθλάται, (γωνία διάθλασης), εξαρτάται από την διαφορά των δεικτών διάθλασης των δύο μέσων.

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα σε άλμη με Διαθλασίμετρο – Τι πρέπει να γνωρίζω?
Φορητό διαθλασίμετρο με ”ματάκι” – διόπτρα (viewfinder).

Μέσα στο διαθλασίμετρο, το διαθλώμενο φως, περνά από φακούς, και τελικά, καταλήγει πάνω σε μια βαθμονομημένη κλίμακα.

Το σε ποιο σημείο, αυτής, της βαθμονομημένης κλίμακας, θα καταλήξει το φως, θα εξαρτηθεί από, το πόσο, αυτό, το φως διαθλάστηκε.

Δηλαδή, το πόσο πολύ διαθλάστηκε το φως, θα εξαρτηθεί από, το πόσο διαφέρει ο δείκτης διάθλασης του ρευστού, το οποίο μετράμε, από τον δείκτη διάθλασης, του πρίσματος, του οργάνου.

Ο δείκτης διάθλασης, του οργάνου, έχει σταθερή τιμή.

Έτσι, το πόσο πολύ διαθλάται, κάθε φορά, το φως, θα εξαρτάται από, την αλατοπεριεκτικότητα του δείγματός μας.

Η κλίμακα, του οργάνου, έχει καθορισθεί, από τον κατασκευαστή του οργάνου, έτσι ώστε, το εύρος, αυτών, των αποκλίσεων, των δεικτών διάθλασης, να αντιστοιχεί σε διάφορες τιμές αλατοπεριεκτικότητας.

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Ποιά είναι η επίδραση, της θερμοκρασίας, στον δείκτη διάθλασης?
Να το τί εμείς θα δούμε σε διαθλασίμετρο με ”ματάκι” – διόπτρα (viewfinder). Εκεί, όπου το άσπρο συναντιέται  με το μπλε, είναι η τιμή, την οποία εμείς αναζητούμε. Στην συγκεκριμένη περίπτωση το δείγμα μας έχει 16,4% αλατοπεριεκτικότητα και 18% μπριξ. Αυτό το διαθλασίμετρο είναι αλατόμετρο και μπριξόμετρο μαζί. 

Ο δείκτης διάθλασης εξαρτάται, σημαντικά, από την θερμοκρασία.

Τα περισσότερα υγρά, διαστέλλονται ελαφρά, όταν, αυτά θερμαίνονται.

Αντίθετα,  όταν, όμως, τα υγρά ψύχονται, τότε, αυτά συρρικνώνονται.

Σε ένα δεδομένο υγρό, το οποίο, όμως, έχει διασταλεί, το φως μπορεί να περάσει ευκολότερα.

Σε μια τέτοια περίπτωση, ο δείκτης διάθλασης θα μετρηθεί λάθος.

Προτιμούμε, λοιπόν, εμείς να χρησιμοποιούμε διαθλασίμετρα τα οποία λαμβάνουν υπόψη, την θερμοκρασία, του δείγματος.

Τα διαθλασίμετρα, αυτά, διαθέτουν μηχανισμό για την αυτόματη διόρθωση, [Auto Temperature Compensation (ATC)].

Μετράω την αλατοπεριεκτικότητα, στην άλμη, με το Διαθλασίμετρο – Με ποιό τρόπο γίνεται το καλιμπράρισμα – η βαθμονόμηση στο όργανο διαθλασίμετρο?

Κατά τακτά χρονικά διαστήματα, εμείς θα πρέπει να βαθμονομούμε το διαθλασίμετρο.

Η βαθμονόμηση, το καλιμπράρισμα, του διαθλασιμέτρου γίνεται με έναν πολύ απλό τρόπο.

Δείτε: Πώς καλιμπράρω το διαθλασίμετρο? Όλα όσα πρέπει να ξέρω

 

Δείτε περισσότερα:

Densities of Aqueous solutions of Inorganic Substances. Söhnel O, Novotny P 1985 (Amsterdam, Elsevier)

Linear fitting procedures applied to refractometry of aqueous  solutions. Pellegrino O, Furtado A, Filipe E 2009 3rd Symposium on Traceability in Chemical, Food and Nutrition Measurements: Proc. XIX IMEKO World Congress Fundamental and Applied Metrology (Lisbon, Portugal, 6-11 September 2009)

Aqueous solutions and body fluids, their concentrative properties and conversion tables. Wolf A W 1966 (New York, Harper and Row, publishers).

 

 

 

 

 

Facebook Comments

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.