 |
Удельное вращение плоскости поляризации
|
|
|
|
Удельное вращение плоскости поляризации
линейно поляризованного света некоторыми органическими
веществами водные растворы, 20оС)
| Оптически активное вещество | Формула | 
|
| α -Молочная кислота | +1, 7 | |
| D-Винная кислота | +12, 0 | |
| L-Винная кислота | –12, 0 | |
| L-Аскорбиновая кислота | +21, 0 | |
D-Глюкоза
| 112, 2 → +52, 5 | |
Фруктоза*
| –135, 5 → 92, 4 | |
 Рафиноза
| +123, 1 | |
 Сахароза
| +66, 5 | |
| Инвертный сахар (смесь глюкозы и фруктозы) | – | –19, 5 |
D-Ксилоза*
| –93, 6 → +18, 8 | |
|
L-Ксилоза*
| –79, 3 → –18, 6 | |
 Лактоза*
| +85, 0 → +55, 4 | |
 Маннит
| –0, 5 | |
 Сорбит
| –2, 0 | |
| Декстрины | – | +194, 8 |
Его величина определяется природой вещества и, кроме того, зависит от длины волны поляризованного света и температуры. Зависимость удельного вращения от длины волны поляризованного света называется дисперсией оптического вращения (ДОВ). Чаще всего абсолютное значение удельного или мольного вращения плоскости поляризации с увеличением длины волны уменьшается.
Зависимость удельного вращения от температуры обычно выражается уравнением степенного ряда:
(2. 2)
где k1 и k2 – корректировочные температурные коэффициенты, индивидуальные для каждого оптически активного вещества.
В большинстве случаев с увеличением температуры удельное вращение плоскости поляризации увеличивается.
Для растворов оптически активных веществ удельное вращение плоскости поляризации зависит от концентрации раствора. Как и зависимость от температуры, зависимость удельного вращения от концентрации выражается обычно уравнением степенного ряда
|
|
|
(2. 3)
где γ 1, γ 2– корректировочные концентрационные коэффициенты, индивидуальные для каждого оптически активного вещества;
– удельное вращение, измеренное в стандартных условиях.
Кроме того, удельное вращение плоскости поляризации растворенными оптически активными веществами зависит от растворителя. Поэтому справочная величина удельного вращения сопровождается информацией о растворителе и концентрации. Например, для 20%-ного раствора правовращающей винной кислоты в воде для D-линии натрия и 20оС записывают: + 11, 980 (вода, С 20).
Приборы для поляриметрического
и спектрополяриметрического анализа
Угол вращения плоскости поляризации линейно поляризованного луча оптически активными веществами может быть измерен с помощью специальных приборов: поляриметров, сахариметров и спектрополяриметров. Поляриметры и сахариметры предназначены для измерения углов вращения плоскости поляризации при постоянной длине волны линейно поляризованного света, спектрополяриметры позволяют измерить эти характеристики оптически активных веществ при различных значениях длины волны поляризованного луча и, благодаря этому, зарегистрировать кривую дисперсии оптического вращения.
Основными функциональными узлами всех указанных приборов являются источник света, поляризатор, анализатор, поляризационная трубка и регистрирующее устройство. В зависимости от назначения прибора и его сложности в число его конструктивных узлов может входить также светофильтр, монохроматор, детектор и др.
В качестве источников света в поляриметрах используют лампы с узким дискретным спектром испускаемого излучения, например, лампа ДНаС 18-04. 2. В спектрополяриметрах эту функцию выполняют широкополосые излучатели, например, кварцевая лампа или лампа накаливания.
|
|
|
Выделение излучения с длиной волны, соответствующей желтой линии в спектре натрия (589, 5 нм), на которой при большинстве лабораторных измерений проводится определение угла вращения плоскости поляризации в поляриметрах осуществляется с помощью светофильтра. В спектрополяриметрах сканирование по длинам волн в заданном спектральном диапазоне проводится с помощью монохроматора дисперсионного типа.
Поляризатор и анализатор любого поляриметрического прибора – это призмы или пластинки, изготовленные из оптически активного минерала, например призма Николя из исландского шпата, пластинка из право- или левовращающего кварца, поляроидные пленки из комплексных органических соединений иода.
В большинстве поляриметров детектирование результатов измерений проводится визуальным способом, а в спектрополяриметрах – посредством высокочувствительных фотоэлектронных умножителей.
Принцип действия всех поляриметрических приборов основан на уравнивании освещенности двух частей поля зрения окуляра прибора вблизи темноты.
На рис. 2. 3 представлен внешний вид простого, но широко используемого в лабораторной (в том числе и производственной) практике поляриметра кругового СМ-3, а на рис. 2. 4 – общий вид этого прибора в разрезе.
1– корпус; 2– основание в сборе; 3– корпус кюветного отделения; 4 – крышка; 5 – лимб; 6 – нониусы отсчетных устройств; 7 – втулка для установки резкости изображения.
Рисунок 2. 3. Внешний вид поляриметра кругового СМ-3:
Конструктивно этот прибор состоит из следующих основных составных узлов: корпуса 1, головки анализатора с линейным поляризатором, являющейся измерительной частью поляриметра, которая расположена в корпусе 1, основания в сборе 2, корпуса кюветного отделения 3 с крышкой 4. На лицевой панели корпуса прибора находятся прозрачные окна, в которых видны расположенные диаметрально участки лимба 5, закрепленного на цилиндрическом зубчатом колесе, находящегося внутри корпуса. На лимбе нанесена 360-градусная шкала с ценой деления 0, 5о. Внутри корпуса также закреплены нониусы отсчетных устройств 6. Каждый нониус имеет 25 делений. Цена деления по нониусу 0, 02о. Вращение лимба осуществляется ручкой 7, расположенной на передней панели прибора.
|
|
|
На лицевой панели прибора расположен передний конец наблюдательной трубки, в которой находится объектив, диафрагма и окуляр. Наблюдательная трубка устанавливается на резкое изображение линии раздела поля зрения в окуляре вращением втулки 7.
На задней панели прибора расположен тумблер для включения источника света и два предохранителя.
Рисунок 2. 4. Общий вид поляриметра кругового в разрезе:
Анализируемое вещество помещается в кювету (поляриметрическую трубку), которая состоит из стеклянной трубки со втулками, покровных стекол, прокладок, втулок и гаек. На стеклянной трубке имеется выпуклый участок, который необходим для сбора воздушных пузырьков.
Принципиальная оптическая схема поляриметра кругового СМ-3 представлена на рис. 2. 5.
1– лампа марки ДНаС 18. 04. 2; 2–светофильтр: 3–конденсор; 4–поляризатор;
5–хроматическая фазовая пластинка, 6–защитное стекло, 7 –два покровных стекла; 8, 9, 10 и 11–трубки; 12–анализатор; 13–объектив; 14–окуляр; 15 –две лупы.
Рисунок 2. 5 – Принципиальная оптическая схема поляриметра кругового СМ-3:
В приборе данной конструкции применен принцип уравнивания освещенности разделенного на две части поля зрения в окуляре 14. Разделение поля зрения на две половины осуществлено введением в оптическую систему поляриметра хроматической фазовой пластинки 5. Освещенности полей сравнения уравнивают вблизи полного затемнения поля зрения, для чего плоскости поляризации поляризатора и анализатора при равенстве минимальных освещенностей полей сравнения составляют угол 86, 5о.
Свет от лампы, пройдя через конденсорную линзу 3 и поляризатор 4, одной частью пучка проходит через хроматическую фазовую пластинку 5, защитное стекло 6, кювету (поляриметрическую трубку) и анализатор 12, а другой частью пучка только через защитное стекло 6, кювету и анализатор 12. В этом случае одна половинка поля сравнения в окуляре освещена, а вторая затемнена.
|
|
|
Уравнивание освещенностей полей сравнения производят путем вращения анализатора.
Если между анализатором 12 и поляризатором 4 ввести поляриметрическую трубку с оптически активным веществом (раствором), то равенство освещенностей полей сравнения нарушается. Оно может быть восстановлено поворотом анализатора 12 на угол, равный углу поворота плоскости поляризации светового луча раствором. Следовательно, разностью двух отсчетов, соответствующих равенству освещенностей полей сравнения с оптически активным веществом и без него, определяется угол вращения плоскости поляризации данным веществом.
|
|
|
