INDICE DE REFRACTION
CONTROLE DE LA PURETE DES PRODUITS PAR LA MESURE DE LEUR INDICE DE REFRACTION



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1) Etude théorique:

- L’indice de réfraction d’une substance est une de ses constantes physiques susceptible de la caractériser au même titre que sa densité ou son point de fusion ou d’ébullition. Sa détermination présente donc un grand intérêt.

        1-1) Rappels. Définitions.

- L’indice de réfraction n , d’un milieu transparent est défini par le rapport entre la vitesse de propagation de la lumière dans le vide, c et sa vitesse dans ce milieu v1. n = c/v1
Dans la pratique on mesure l’indice de réfraction d’une substance par rapport à l’air.
- L’indice de réfraction n dépend de la longueur d’onde l de la lumière incidente.
- L’indice de réfraction n dépend de la température à laquelle la mesure est réalisée.

        1-2) Principe:

- On place l’échantillon (en chimie organique, on mesure, en pratique, l'indice de réfraction des liquides seulement) dont on veut déterminer l’indice de réfraction sur un prisme de verre d’indice très élevé et supérieur à celui mesuré.
- On illumine ce dernier par un éclairage diffus.
L’indice de réfraction du liquide étant inférieur à celui du verre du prisme, il existera dans le prisme une zone totalement obscure.

Pour que les indices soient comparables d’une substance à une autre et surtout pour que la valeur soit toujours la même pour une même substance il faudra toujours opérer dans les mêmes conditions :

On lit directement sur l’appareil 

Le réfractomètre utilisé est le réfractomètre d’ABBE il permet la détermination d’indice de réfraction compris entre 1,300 et 1,700.

2) Détermination expérimentale d’un indice de réfraction:

        2-1)Description de l’appareil.

L’appareil est constitué :
- d’un prisme mobile (prisme d’éclairage);
- d’un prisme fixe (prisme de référence);
- de deux oculaires, l’un permet de pointer la limite de séparation des deux plages éclairée et obscure, l’autre permet la lecture de l’échelle des indices (ils sont munis d’un système de lentilles dont le réglage permet une vision nette pour chaque utilisateur);
- d’un dispositif d’éclairage de l’échelle des indices (petit volet circulaire muni d’un miroir);
- d’un bouton moleté permettant d’amener la limite de séparation dans le réticule de l’oculaire placé le plus bas ;
- d’un bouton moleté qui fait tourner le prisme compensateur permettant de supprimer les colorations que pourrait présenter la limite de séparation des zones claire et obscure ;
- d’un thermomètre pour repérer la température lors de la mesure de l’indice.

        2-2) Utilisation de l’appareil:

Réglages préliminaires.

- Diriger l’appareil vers la lumière.
- Ouvrir et orienter convenablement le volet d’éclairage de l’échelle des indices.
- Régler le tirage des oculaires pour avoir une vision nette du réticule et de l’échelle de lecture.
- Repérer la température à l’aide du thermomètre.
- Relever le prisme mobile d’éclairage et nettoyer soigneusement les deux faces de verre apparentes (papier Joseph imprégné d’alcool.

Mise en place de la substance.

- Déposer le liquide en quantité suffisante à l’aide d’une pipette (si possible en "matière plastique")sur la face horizontale du prisme de référence (de préférence sur la moitié arrière entre les deux traits de repère). Eviter tout contact entre la pipette(si celle-ci est en verre) et le prisme pour ne pas rayer ce dernier.
- Rabattre doucement le prisme mobile.

Mesure de l’indice de réfraction.

- En regardant dans l’oculaire (bas) :
- agir sur le bouton moleté de droite de façon à amener dans le champ de vision la limite de séparation des deux zones (claire et obscure). Cette ligne de séparation est plus ou moins nette (irisation);
- agir sur le bouton moleté de gauche pour rendre nette cette ligne de séparation (suppression des irisations);
- ajuster cette ligne à l’intersection du réticule par action sur le bouton moleté de droite.
- En regardant dans l’oculaire (haut) lire la valeur de l’indice de réfraction. (On peut apprécier la quatrième décimale).

Nettoyage de l’appareil.

- Une fois la mesure faite soulever le prisme mobile, essuyer une première fois, délicatement, les deux prismes avec un morceau de papier Joseph propre imbibé d’alcool, puis sécher avec un papier Joseph sec.
- Refermer lentement les prismes, en prenant soin d’interposer un morceau de papier Joseph sec entre les deux faces.

3) Variation de l'indice de réfraction en fonction de la température:
    La mesure d'un indice de réfraction est précise à 0,0001 unité.
    L'indice de réfraction d'un liquide diminue quand la température s'élève.
    Une formule empirique permet d'évaluer l'indice de réfraction d'un liquide à 20°C quand on l'a mesuré à une température légèrement différente:
    n20 = nt + 0,00045(t-20)
    Indice de réfraction d'un mélange idéal de deux liquides (1) et (2) de fractions molaires x1 et x2: n = n1x1 + n2x2