Využití indexu lomu (světelné refrakce) v chemii před rokem 1874 (Abbeho refraktometr)

Text dotazu

Dobrý den,

zajímaly by mě příklady využití lomu světla v chemickém výzkumu a výrobě před vynálezem a uvedením na trh Abbého refraktometru v roce 1874. respektive příklady využití nezávislé na principu měření lomu popsaném v Abbeho díle: Neue Apparate zur Bestimmung des Brechungs und Zerstreuungsvermögens fester und flüssiger Körpe (1874), které tento proces značně zjednodušilo a změnilo.

Vím, že v 19. století aktivně probíhal výzkum v oblasti fyzikálních vlastností indexu lomu. Například Baden Powell, T. P. Dale a J. H. Gladstone v roce 1839 v jejich studii popisují princip zařízení, které použili pro měření závislosti indexu lomu na teplotě, s odkazy na jiná zařízení použitá k podobným fyzikálním měřením. Index lomu se také používal v rámci výroby skla. Ovšem nenašel jsem téměř nic o jeho využití v chemii, což je zvláštní vzhledem k širokému uplatnění této metody ve 20. století.

Našel jsem pouze jediný příklad využití v chemii, a to v monografii (Optische Messungen des Chemikers und des Mediziners "6. svazek), která by měla podle Refraktometrické metody v chemii (1983) obsahovat návrh refraktometrie pro měření koncentrace kyseliny chlorovodíkové.
 
Děkuji za jakékoli informace či odkazy na další zdroje.

Odpověď

Dobrý den,

využití lomu světla v chemickém výzkumu a výrobě před vynálezem Abbého refraktometru v roce 1874 se objevovalo v několika klíčových oblastech. Některá z těchto využití zahrnovala:

1. Určování čistoty a koncentrace roztoků
Před vynálezem Abbého refraktometru chemici využívali lomu světla k odhadu čistoty a koncentrace různých roztoků a také k identifikaci chemických sloučenin.

• Na počátku 19. století používali vědci  John Dollond a David Brewster duté hranoly naplněné kapalinami k měření jejich indexů lomu. Pozorováním úhlu lomu světla procházejícího hranolem naplněným kapalinou mohli vypočítat index lomu.
  • Tato metoda je zmíněna v Brewsterově knize A Treatise on New Philosophical Instruments (1813).
• Při výrobě alkoholu se měřil lom světla, aby se určilo procento alkoholu v roztoku.
  • Tento proces je popsán v knihách o historii chemie a technologií 18. a 19. století, např. Anleitung zur Qualitativen Chemischen Analyse Carla Remigia Fresenia (1846).
• Stanovení refrakčního indexu alkoholových řad nebo při míchání roztoků - zmíněno v článku Researches on the Refraction, Dispersion, and Sensitiveness of Liquids (Gladstone a Dale 1863).
• Na počátku 19. století vědci jako např. Jean-Baptiste Biot studovali rotaci polarizovaného světla v roztoku cukru a dalších opticky aktivních látek. V cukrovarnickém průmyslu se polarizace používala ke stanovení koncentrace cukerných roztoků.
  •  Toto použití je zmíněno v knize The History of Sugar od Noela Deerra, která uvádí historické metody používané při analýze cukru (1949).
• Index lomu byl rovněž používán k testování čistoty a zjišťování falšování olejů a tukův potravinářství a průmyslu (například míchání levnějších rostlinných olejů s dražšími živočišnými tuky, měření, jak moc se světlo odchyluje při průchodu vzorkem oleje nebo tuku).
  • Zmínku najdete např. v knize Food Adulteration and Its Detection od Jesseho P. Battershalla (1887).

2. Studium optických vlastností plynů
Vědci jako John Tyndall a John William Strutt (lord Rayleigh) používali refrakci a další optické jevy ke studiu vlastností plynů a jejich interakce se světlem. Tyto práce jsou popsány v publikacích, jako je Tyndallova On the Blue Colour of the Sky (1868) a Struttova On the Light from the Sky (1871). 

3. Identifikace minerálů a drahokamů
Lom světla byl používán také k identifikaci minerálů a drahokamů.

• Tato technika je popsána například v dílech Roberta Jamesona A System of Mineralogy (1820) a Davida Brewstera A Treatise on Optics (1831).

Na konci mailu najdete bibliografické záznamy nalezené literatury uvedené v textu i další literaturu k tématu spolu s linky na plné texty.

Při zodpovídání vašeho dotazu jsme použili knihovní databáze, Google Books a Google Scholar a nástroj umělé inteligence Claude. Výše uvedený výčet není vyčerpávající. Dále je možné se přes reference v článcích nebo přes publikace citující články dostat k dalším zdrojům podle Vašeho zájmu.

Přejeme hodně štěstí s danou tematikou.

Literatura zmíněná v textu:

BATTERSHALL, Jesse P., 1887. Food Adulteration and Its Detection [online]. New York: E. & F. N. SPON [vid. 2024-06-11]. Dostupné z: https://www.gutenberg.org/files/54004/54004-h/54004-h.htm#Page_233

BREWSTER, David, 1813. A Treatise on New Philosophical Instruments for Various Purposes in the Arts and Sciences: With Experiments on Light and Colours [online]. London: Archibald Constable and Company. Dostupné z: https://www.google.cz/books/edition/A_Treatise_on_New_Philosophical_Instrume/ClVzUxMA6cgC?hl=cs&gbpv=1&dq=Brewster+%E2%80%9EA+Treatise+on+New+Philosophical+Instruments%E2%80%9C+refraction&printsec=frontcover

BREWSTER, David, 1831. A Treatise on Optics [online]. London: Longman, Rees, Orme, Brown & Green and John Taylor. Dostupné z: https://www.google.cz/books/edition/A_Treatise_on_Optics/opYAAAAAMAAJ?hl=cs&gbpv=1&dq=refraction+intitle:A+intitle:Treatise+intitle:on+intitle:Optics+inauthor:David+inauthor:Brewster&printsec=frontcover

DEERR, Noël, 1949. The History of Sugar. London: Chapman and Hall. ISBN 978-0-598-92410-0.

FRESENIUS, Carl-Remigius, 1846. Anleitung zur qualitativen chemischen Analyse ... für Anfänger bearb. von ---. 4. verm. u. verb. Aufl [online]. Braunschweig: Friedrich Vieweg. Dostupné z: https://www.google.cz/books/edition/Anleitung_zur_qualitativen_chemischen_An/MAUKAAAAIAAJ?hl=cs&gbpv=1&dq=Carl%20Remigius%20Fresenius'%20%22Anleitung%20zur%20qualitativen%20chemischen%20Analyse%22%201841&pg=PR3&printsec=frontcover

GLADSTONE, J. H. a T. P. DALE, 1863. Researches on the Refraction, Dispersion, and Sensitiveness of Liquids. Philosophical Transactions of the Royal Society of London [online]. 153, 317–343 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0261-0523. Dostupné z: https://www.jstor.org/stable/108799

JAMESON, Robert, 1820. The System of Mineralogy [online]. Dostupné z: https://www.google.cz/books/edition/The_System_of_Mineralogy/k1sUAAAAQAAJ?hl=cs&gbpv=1&dq=refraction+intitle:A+intitle:System+intitle:of+intitle:Mineralogy+inauthor:Robert+inauthor:Jameson&printsec=frontcover

STRUTT, J.W., 1871. XV. On the light from the sky, its polarization and colour. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science [online]. 41(271), 107–120 [vid. 2024-06-11]. ISSN 1941-5982, 1941-5990. Dostupné z: https://doi.org/10.1080/14786447108640452

TYNDALL, John, 1868. On the Blue Colour of the Sky, the Polarization of Skylight, and on the Polarization of Light by Cloudy Matter Generally. Proceedings of the Royal Society of London [online]. 17, 223–233 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0370-1662. Dostupné z: https://www.jstor.org/stable/112380

Další články  (pravděpodobně více fyzikální), které pro vás mohou být rovněž zajímavé:

BARLOW, Peter, 1828. Experiments Relative to the Effect of Temperature on the Refractive Index and Dispersive Power of Expansible Fluids, and on the Influence of These Changes in a Telescope with a Fluid Lens. Philosophical Transactions of the Royal Society of London [online]. 118, 313–317 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0261-0523. Dostupné z: https://www.jstor.org/stable/107849

CASSIE, W., 1890. On the Effect of Temperature upon the Refractive Index of Certain Liquids. Proceedings of the Royal Society of London [online]. 49, 343–345 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0370-1662. Dostupné z: https://www.jstor.org/stable/115238

CHAPTAL DE CHANTELOUP, Jean Antoine Claude, 1790. Elémens de chimie [online]. Montpellier: J.F. Picot [vid. 2024-06-11]. Dostupné z: http://archive.org/details/elmensdechimie01chap

DALE, T. P. a J. H. GLADSTONE, 1858. On the Influence of Temperature on the Refraction of Light. Philosophical Transactions of the Royal Society of London [online]. 148, 887–894 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0261-0523. Dostupné z: https://www.jstor.org/stable/108683

LIELEGG, Andreas, 1867. Die spektralanalyse: Erklärung der spektralerscheinungen und deren anwendung für wissenschaftliche und praktische zwecke, mit berücksichtigung der zu ihrem verständnisse wichtigen physikalischen lehren in leicht fasslicher weise dargestellt [online]. Weimar: Voigt. Dostupné z: https://books.google.cz/books?id=pJ5AAAAAYAAJ&hl=cs&pg=PP1#v=onepage&q&f=false

POWELL, Baden, 1835. Researches towards Establishing a Theory of the Dispersion of Light. Philosophical Transactions of the Royal Society of London [online]. 125, 249–254 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0261-0523. Dostupné z: https://www.jstor.org/stable/108124

POWER, Joseph, 1854. Theory of the Reciprocal Action between the Solar Rays and the Different Media by Which They Are Reflected, Refracted, or Absorbed; in the Course of Which Various Optical Laws and Phenomena Are Elucidated and Explained. Philosophical Transactions of the Royal Society of London [online]. 144, 11–42 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0261-0523. Dostupné z: https://www.jstor.org/stable/108492

VIERORDT, 1873. Die Anwendung des Spectralapparates zur Photometrie der Absorptionsspectren und zur Quantitativen Chemischen Analyse [online]. B.m.: Laupp. Dostupné z: https://books.google.cz/books?id=yBMUAAAAYAAJ&hl=cs&pg=PP1#v=onepage&q&f=false

Na starší články se odkazuje také řada aktuálních publikací, které poskytují navíc srovnání jednotlivých metod s novějšími. Pro příklad uvádíme několik zdrojů:

KURTZ, S. S. a A. L. WARD, 1936. The refractivity intercept and the specific refraction equation of Newton. I. development of the refractivity intercept and comparison with specific refraction equations. Journal of the Franklin Institute [online]. 222(5), 563–592 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0016-0032. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/S0016-0032(36)90986-9

MAYERHÖFER, Thomas G. a Stefan SPANGE, 2023. Understanding Refractive Index Changes in Homologous Series of Unbranched Organic Compounds Based on Beer’s Law. ChemPhysChem [online]. 24(19), e202300430 [vid. 2024-06-11]. ISSN 1439-7641. Dostupné z: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cphc.202300430

Zdroje ve francouzštině k historii zkoumání lomu světla v antice a arabském světě (Ptolemaios, Ibn al-Haytham a později Willebrord Snell, René Descartes, ale také Thomas Harriot)

BLAY, Michel, 2007. La vue et la lumière : Sur quelques aspects de l’histoire de la lumière. Revue d’histoire des sciences [online]. 60(1), 119–132 [vid. 2024-06-11]. ISSN 0151-4105. Dostupné z: https://www.cairn.info/revue-d-histoire-des-sciences-2007-1-page-119.htm

Prezentace z přednášky prof. Azzedine Boudrioua, Université Paris: https://www.mucivi.ch/wp-content/uploads/2019/10/conf-aboudrioua-pdf.pdf
– str. 4, 13–14: Ibn Sahl jako vynálezce zákonu o lomu světla (loi de la réfraction), 10. století, později formalizováno nizozemským matematikem Willebrordem Snelliem a francouzským filozofem René Descartem jako Snellův zákon (La loi de Snell-Descartes)

Obor

Chemie. Krystalografie. Mineralogické vědy

Okres

--

Knihovna

Národní technická knihovna

Datum zadání dotazu

10.06.2024 08:00