第六节 折光率测定
一、原理
光线自一种透明介质进入另一透明介质时，由于光线在两种介质中的传播速度不同，使光线在两种介质的平滑界面上发生折射。常用的折光率系指光线在空气中进行的速度与在供试品中进行速度的比值。根据折射定律，折光率是光线入射角的正弦与折射角的正弦的比值，如图2-6所示，即：
图2-6 折射定律示意图
式中 n——折光率；
sini——光线的入射角的正弦；
sinγ——折射角的正弦。
当光线从光疏介质进入光密介质，它的入射角接近或等于90°时，折射角就达到最高限度，此时的折射角称为临界角rc，而此时的折光率应为：
因此，只要测定了临界角，即可计算出折光率。
物质的折光率因温度或光线波长的不同而改变，透光物质的温度升高，折光率变小；入射光的波长越短，折光率越大。折光率以
表示，D为钠光谱的D线，t为测定时的温度。
测定折光率可以区别不同的油类或检查某些药品的纯杂程度。
二、方法
2015年版《中国药典》采用钠光谱D线（589.3nm）测定供试品相对于空气的折光率（如用阿培折光计，可用白光光源），除另有规定外，供试品温度为20℃，折光率记为
。
测定用的折光率需能读数至0.0001，测量范围1.3～1.7，如用阿培折光计或与其相当的仪器，测定时应调节温度至（20±0.5）℃（或各品种项下规定的温度），测量后再重复读数2次，3次读数的平均值即为供试品的折光率。
1.测定方法
将仪器置于有充足光线的平台上，但不可受日光直射，并装上温度计，置20℃恒温室中至少1h，或连接20℃恒温水浴至少半小时，以保持稳定温度，然后使折射棱镜上透光处朝向光源，将镜筒拉向观察者，使成一适当倾斜度，对准反射镜，使视野内光线最明亮为止。将上下折射棱镜拉开，用玻棒或吸管蘸取供试品约1～2滴，滴于下棱镜面上，然后将上下棱镜关合并拉紧扳手。转动刻度尺调节钮，使读数在供试品折光率附近，旋转补偿旋钮，使视野内虹彩消失，并有清晰的明暗分界线。再转动刻度尺的调节钮，使视野的明暗分界线恰位于视野内十字交叉处，记下刻度尺上的读数。投影式折光计在读数时眼睛应与读数垂直，测量后要求再重复读数2次，取3次读数的平均值，即为供试品的折光率。
用标准玻片校正仪器时，应先将仪器置于光线明亮处，光线不经反射镜而直接射入棱镜，将下面的棱镜拉开，上面的棱镜平放，镜筒略向观察者下方，取标准玻片，大光滑面用溴萘黏附在上面棱镜的光滑面上，并使玻片的小光滑面朝向光线，然后旋转补偿旋钮，使视野内虹彩基本消失，并转动刻度的调节钮，使视野的明暗分界线恰位于视野内十字交叉处，记下刻度尺读数。此时明暗两半的位置与正常观察时方向相反，但不影响读数结果，测量后再重复测量2次，取3次读数的平均值。如读数与玻片规定值相符，则折光计不需校正，否则可将棱镜恰好调至玻片规定的折光率处，再用附件的小钥匙插向镜筒旁的小方孔内螺丝上，轻微转动，直至明暗交界处恰好移至十字交叉处即可。投影式折光计校正方法同上，但标准玻片黏附在下面棱镜处。
2.注意事项
①仪器必须置于有充足光线和干燥的房间，不可在有酸碱气或潮湿的实验室中使用，更不可放置仪器于高温炉或水槽旁。
②大多数供试品的折光率受温度影响较大，一般是温度升高折光率降低，但不同物质升高或降低的值不同，因此在测定时温度恒定至少半小时。
③上下棱镜必须清洁，勿用粗糙的纸或酸性乙醚擦拭棱镜，勿用折光计测试强酸性或强碱性供试品或有腐蚀性的供试品。
④滴加供试品时注意棒或滴管尖不要触及棱镜，防止棱镜造成划痕。加入量要适中，使在棱镜上生成一均匀的薄层，检品过多，会流出棱镜外部，检品太少，会使视野模糊不清，同时勿使气泡进入样品，以免气泡影响折光率。
⑤读数时视野中的黑白交叉线必须明显，且明确地位于十字交叉线上，除调节色散补偿旋钮外，还应调整下部反射镜或上棱镜透光处的光亮强度。
⑥测定挥发性液体时，可将上下棱镜关闭，将测定液沿棱镜进样孔流入，要随加随读，测固体样品或用标准玻片校正仪器时，只能将供试品或标准玻片置于测定棱镜上，而不能关闭上下棱镜。
⑦测定结束时，必须用能溶解供试品的溶剂如水、乙醇或乙醚将上下棱镜擦拭干净，晾干，放入仪器箱内，并放入硅胶防潮。
知识拓展
影响折光率测定的因素
（1）物质的性质 物质折光率的大小是由物质的性质决定的。物质的浓度在通常情况下，溶液的浓度越大，其折光率也越大。在一定的浓度范围内，药物溶液的浓度和折光率呈线性关系。
（2）温度 温度对介质折光率的影响，主要是由于温度变化伴随着密度的变化。通常情况下，温度升高，折光率降低。
（3）波长 光在物质中的传播速率与光的频率有关，通常情况下，波长越短，折光率越大；反之，波长越小，折光率越小。波长对折光率影响较大，所以在表示折光率时，要注明测定波长。
（4）压力 一般情况下，压力增加，物质的密度增加，故物质的折光率随压力升高而增加。但这种影响对气体物质影响较大，对液体物质和固体物质的影响较小，因此，通常测定液体和固体药物的折光率时，可以不考虑压力的影响。
三、应用
折光率是有机化合物最重要的物理常数之一，它能精确而方便地测定出来，作为液体物质纯度的标准，它比沸点更为可靠。具体的应用如下。
1.药物鉴别及纯度检查
利用折光率，可鉴定未知化合物。如果一个化合物是纯的，那么就可以根据所测得的折光率排除考虑中的其他化合物，从而识别出这个未知物来。如2015年版《中国药典》规定二甲硅油的折光率为1.400～1.410。
折光率也用于确定液体混合物的组成。在蒸馏两种或两种以上的液体混合物且当各组分的沸点彼此接近时，那么就可利用折光率来确定馏分的组成。因为当组分的结构相似和极性相同时，混合物的折光率和物质的量组成之间常呈线性关系。例如，由1mol四氯化碳和1mol甲苯组成的混合物折光率为1.4822，而纯甲苯和纯四氯化碳在同一温度下折光率分别为1.4944和1.4651。所以，当分馏此混合物时，就可利用这一线性关系求得馏分的组成。
一般采用通过在规定的实验条件下测定供试品的折光率，将实验结果与2015年版《中国药典》收载的药物折光率进行比较是否一致，以判断供试品是否符合规定。
2.含量测定——标准曲线法
本法是先测定一系列标准溶液的折光率，以测得的折光率为纵坐标，标准溶液的浓度为横坐标，绘制折光率-浓度（n-c）曲线，再在相同条件下测出供试品的折光率，从标准曲线上查得供试品的浓度。