旋光法測(cè)溶液濃度

1、用旋光法測(cè)定糖溶液得濃度許多物質(zhì)如石英晶體、氯酸鈉、糖溶液、松廿油等都有旋光性。利用 旋光性測(cè)定糖溶 液濃度得儀器稱為旋光糖量計(jì)。除了在制糖工業(yè)中廣泛 應(yīng)用夕卜，在制藥工業(yè)、藥品檢測(cè) 及商品檢測(cè)部門(mén)中也常用來(lái)測(cè)定一些藥物 與商品如可卡因、尼古丁、樟腦等得濃度、 本實(shí)驗(yàn)主要就是學(xué)習(xí)理解 偏振光得產(chǎn)生與檢測(cè)方法；觀察旋光現(xiàn)象，了解旋光物質(zhì)得旋光 性質(zhì)；測(cè)立糖溶液得旋光率與濃度得關(guān)系；熟悉旋光儀得原理與使用方法并學(xué)習(xí) 自己組裝 旋光儀、 二、實(shí)驗(yàn)原理線偏振光通過(guò)某些物質(zhì)得溶液后， 偏振光得振動(dòng)而將旋轉(zhuǎn)一左得角度 , 這種現(xiàn)象稱為旋 光現(xiàn)象，旋轉(zhuǎn)得角度稱為該物質(zhì)得旋光度。通常用旋光儀 來(lái)測(cè)量物質(zhì)得旋光

2、度。溶液得旋 光度與溶液中所含旋光物質(zhì)得旋光能力、 溶液得性質(zhì)、溶液濃度、樣品管長(zhǎng)度、溫度及光 得波長(zhǎng)等有關(guān)。當(dāng)英它條件均固立時(shí)，旋光度與溶液濃度c呈線性關(guān)系，即1上式中，比例常數(shù)與物質(zhì)旋光能力、溶劑性質(zhì)、樣品管長(zhǎng)度、溫度及光得波長(zhǎng)等有關(guān)，C為溶液得濃度。物質(zhì)得旋光能力用比旋光度即旋光率來(lái)度量，旋光率用下式表示：2上式中，右上角得表示實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度單位：°C，就是指旋光儀采用得單色光源得波長(zhǎng)單位：nm,為測(cè)得得旋光度°，為樣品管得長(zhǎng)度單位：dm,C為溶液濃度單位：g/10Om L。由2式可知:偏振光得振動(dòng)而就是隨著光在旋光物質(zhì)中向前進(jìn)行而逐漸旋轉(zhuǎn)得，因而振動(dòng)而轉(zhuǎn)過(guò)角度透過(guò)得長(zhǎng)度

3、成正比；振動(dòng)而轉(zhuǎn)過(guò)得角度不僅與透過(guò)得長(zhǎng)度成正比，而且還與溶液濃度 C 成正比、如果待測(cè)物質(zhì)濃度 C與液柱長(zhǎng)度，只要測(cè)出旋光度就可以訃算出旋光率。如果液柱長(zhǎng)度為固定值，可依次改變?nèi)芤旱脻舛菴,就可測(cè)得 相應(yīng)旋光度。并作旋光度與濃度得關(guān)系直線，從直線斜率、長(zhǎng)度及溶液濃度 C,可計(jì)算岀該物質(zhì)得旋光率；同樣，也可以測(cè)量旋光性溶液得旋光度，確定溶液得濃度Co旋光性物質(zhì)還有右旋與左旋之分。當(dāng)而對(duì)光射來(lái)方向觀察，如果振動(dòng)而按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，那么稱右旋物質(zhì)；如果振動(dòng)而向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，稱左旋物質(zhì)。表1給出了一些藥物在溫度=20° C,偏振光波長(zhǎng)為鈉光 589. 3 nm 相當(dāng)于太陽(yáng)光中得 D線時(shí)得旋

4、光 率。表1某些藥物得旋光率單位：°? g1 - cm5? dnT藥名藥名果糖9 lo 9桂皮油1-+1匍萄糖+ 52、5 +53、篦麻油+ 5 0以上0樟腦醇溶液+ 4 1 + 4維生素+ 2 1 -+ 223蔗糖+65 o 9氯靈素一 20 - 1 7山道年醇溶液仃5 薄荷鬧一 5 0 49-170三、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置實(shí)驗(yàn)儀器主要有偏振光旋光實(shí)驗(yàn)儀與半蔭旋光儀糖 Mil兩種類型。本實(shí)驗(yàn)中采用偏振光旋光實(shí)驗(yàn)儀、偏振光旋光實(shí)驗(yàn)儀得結(jié)構(gòu)如圖2所示。它由光具座、帶刻度轉(zhuǎn)盤(pán)得偏振片2個(gè)、樣品試管、樣品試管調(diào)節(jié)架、光功率計(jì)等組成、圖2 偏振光旋光實(shí)驗(yàn)儀1 半導(dǎo)體激光器 s ; 2 起偏器及轉(zhuǎn)盤(pán)

5、P. ; 3 樣品管調(diào)節(jié)架 R;4樣品試管； 5檢偏器及轉(zhuǎn)盤(pán) P 2； 6光強(qiáng)探測(cè)器硅光電池 T; 7光功率計(jì)】 ;偏振光旋光實(shí)驗(yàn)儀工作原理如圖2所示，圖中P|為起偏器，P為檢偏器，S 為半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng) 6 5 0 ,R 為盛放待測(cè)溶液得玻璃試管， 由半導(dǎo)體激光器發(fā)岀得 局部偏振光經(jīng)起偏器 P :后變?yōu)榫€偏振光，在放入 待測(cè)溶液前先調(diào)整檢偏器 P2,使P :與 P :得偏振化方向垂直，透過(guò)P?得光 最暗，功率計(jì)示值重新變最小。 當(dāng)放入待測(cè)溶液后， 由于旋光作用，透過(guò)檢偏器P :得光由暗變亮，功率計(jì)示值變大。再旋轉(zhuǎn)檢偏器P :，使功率計(jì)示值重新變最小，所旋轉(zhuǎn)得角度就就是旋轉(zhuǎn)角，這樣就可以利用公

6、式2求岀待測(cè)液體濃度。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一必做內(nèi)容：用偏振光旋光實(shí)驗(yàn)儀與糖 fiil 測(cè)量糖溶液得濃度1、觀察光得偏振現(xiàn)象，研究匍萄糖水溶液得旋光特性。用半導(dǎo)體激光器作光源在光具座上組裝一臺(tái)旋光儀、先將半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光與起偏器、光功率計(jì)探頭調(diào)節(jié)成髙等同軸、 調(diào) Yi 起偏器轉(zhuǎn)盤(pán)，使輸岀偏振光最強(qiáng)半 導(dǎo)體激光器發(fā)出得就是局部偏振光。將檢 偏器放在光具座得滑塊上，使檢偏器與起偏 器等高同軸檢偏器與起偏器 平行。調(diào)節(jié)檢器轉(zhuǎn)盤(pán)使從檢偏器輸岀光強(qiáng)為零，此時(shí)檢 偏器得透光軸與 起偏器得透光軸相互垂直。將樣品管內(nèi)有葡萄糖溶液放于支架上， 用白紙片觀察偏振光入射至樣品管得光點(diǎn)與從樣品管出射光點(diǎn)形狀就是否相同，以

7、檢驗(yàn)玻璃就是否與激光朿等髙同軸。如果不同軸可調(diào)石 ' 樣品管支架下得調(diào)盯螺絲使到達(dá)同軸為止、此時(shí)可觀察到透過(guò)檢偏器得光強(qiáng)不為零。便就是該濃度溶液得旋光度。2. 用自己組裝得旋光儀測(cè)量匍萄糖水溶液得濃度1配巻不同得容積克濃度單位 ：g / lOOmL得匍萄糖水溶液。簡(jiǎn)單得方法就是將各溶液濃度配成為、，加上純水濃度為零，共 5種試樣， 濃度取24%至30 %為 宜。分別將不用濃度溶液注入相同長(zhǎng)度得樣品試管中，測(cè)出不同濃度下旋光度。并同時(shí)記錄測(cè)量環(huán)境溫度與記錄激光波長(zhǎng)。2 以溶液濃度為橫坐標(biāo)，旋光度為縱坐標(biāo)，繪出葡萄糖溶液得旋光直線，由此直線 斜率代入公式 2,求得該物質(zhì)得旋光率。3 用旋光

8、儀測(cè)岀未知濃度得葡萄糖溶液樣品得旋光度，再根拯旋光直 線確泄其濃度。3。用半蔭旋光儀測(cè)匍萄糖水溶液得濃度，求得葡萄糖得旋光率。其中D=5 8 9、3nmu并與進(jìn)行比擬，證明旋光率與波長(zhǎng)有關(guān)約與波長(zhǎng)得平方成反比。二選做內(nèi)容：測(cè)星果糖溶液得旋光率。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)例僅供參考匍萄糖采用市售口服匍萄糖粉狀。用分辨率為0. lmg得電子分析天平稱量過(guò)濾紙與匍萄糖。過(guò)濾紙質(zhì)M=0o 8042g;匍萄糖+過(guò)濾紙得總質(zhì)量二 30。9044g;葡萄糖質(zhì) M=3 0 o 9 044 g 0、8 0 4 2 g=3 0 . 1 0 0g。純水用量筒計(jì)量其體積為1 00. Om L。將英倒入燒杯、純水10 0、OmL參加

9、30。100 g匍萄糖粉，經(jīng)充分溶解后可適當(dāng)加溫，溶解過(guò)程尚需攪拌，但不能將水賤岀或蒸發(fā)，倒入量筒測(cè)量得葡萄糖溶液得體積為118、5 mLo匍萄糖溶液得濃度 表2不同濃度溶液得旋光度得測(cè)量測(cè)量角旋光度旋光度濃度123均值?？諝?3 4 2.53 4 2 o 0342. 0342o 2322o 0321° 0321、5321、5/2332. 03 32. 033 2 ? 03 3 2o 0/4337. 03 3 6 .53 3 7o 03 3 6.8/833 9 o 5340 “ 0340. 03 3 9 ? 8純水03 4 2o 0342. 0342。5342o 2用旋光度一溶液濃度

10、進(jìn)行最小二乘法直線擬合將作為1個(gè)單位考慮得：斜率二一 20。7°即濃度為時(shí)得旋光度為一 2 0.7 ;擬合得相關(guān)系數(shù)=-0. 9 9 98;這里負(fù)值表 示當(dāng)溶液濃度增加時(shí)，迎著偏振光入射方向瞧，角度示值減小，說(shuō)明葡萄糖溶液為右旋物質(zhì)。以下計(jì)算將不用"+ 號(hào)表 示。用米尺測(cè)量樣品試管長(zhǎng)度為，匍萄糖得旋光率為：由于匍萄糖旋光率得值無(wú)法查到，但可以判斷此測(cè)量結(jié)果就是合理得。查手冊(cè)可知葡萄糖旋光率旋光率近似與偏振光波長(zhǎng)平方成反比，即所以，對(duì)650nm波長(zhǎng)而言，旋光率兩者就是不同溫度下得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在測(cè)量誤差 范用內(nèi)，較接近、教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)提供學(xué)生試樣得方法：1。提供學(xué)生1個(gè)專用試管學(xué)生自己配不同濃度得試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師配好濃度為得匍萄糖溶液，提供樣品試管1個(gè)，5只一次性 塑料杯其中一只盛純水與攪拌棒1根。先把濃度為得痢萄糖溶液將樣品試管灌滿后封好，進(jìn)行旋光度測(cè)量，記錄檢偏器得消光位置，然后，將濃度得樣品試樣倒入一次性杯子中，接著用水淸洗樣品試管，并倒入廢液杯中。用樣品試管作“量簡(jiǎn)，盛滿純水，倒入原先盛有濃度容積等于樣品試管杯中。用攪拌棒攪拌溶液，使其充分混合。便得到濃度得匍萄糖溶液。 同樣只要每次測(cè)疑前重復(fù)上述過(guò)程便得到、濃度得葡萄糖溶液，并測(cè)得相應(yīng) 得旋光度。2。 提供學(xué)生分別盛有濃度、匍萄糖溶液與純水得樣品試管共5個(gè)