旋光法

旋光法

利用物質的旋光性質測定溶液濃度的方法。許多物質具有旋光性(又稱光學活性),如含有手征性碳原子的有機化合物。當平面偏振光通過這些物質(液體或溶液)時,偏振光的振動平面向左或向右旋轉,這種現象稱為旋光。偏振光旋轉的角度稱為旋光度,旋轉的方向與時針轉動方向相同時稱為右旋,以“+”號表示;如與之相反,則稱為左旋,以“-”號表示。

基本介紹

  • 中文名:旋光法
  • 外文名:polarimetry
  • 原理:物質的旋光性
  • 儀器:旋光計
  • 套用:確定物質的濃度、含量及純度等
  • 學科:物理
原理,儀器,影響因素,套用,

原理

旋光性質為化合物的特性,可以用於鑑別和定量測定。為便於比較,通常將旋光度換算成比旋光度(又稱旋光率),其定義為在一定溫度下,一定波長的偏振光透過每毫升中含有1克旋光性物質的溶液1分米長時所旋轉的角度。
比旋光度定義比旋光度定義

儀器

測定旋光的儀器稱為旋光計,它由單色光源、偏光鏡、測量管、分析鏡和檢測裝置所組成。由光源發出的單色光經過偏光鏡(常用尼科爾稜鏡)產生面偏振光,然後通過測量管,照到分析鏡上。分析鏡為另一偏光鏡,可在軸心方向轉動。當測量管內不含樣品時,通過分析鏡的光強度由偏光鏡與分析鏡偏振面的交角而定。交角為零度時則全部通過,而當二者成90°角時,則無光線通過,在分析鏡上的檢測裝置視野中將為全暗。此時,如果在測量管中裝上光學活性物質的溶液時,由於偏振光被旋轉,從測量管透過的光與分析鏡偏振面的交角不再為90°,因此有部分光線通過,在檢測器視野中將看到光亮。將分析鏡旋轉,又可使視野中變為全暗,此時偏振光與分析鏡的偏振面又為直角相交。分析鏡旋轉的角度可由刻度盤上讀出,此讀數即樣品的旋光度。為了便於觀察,儀器中常裝有半蔭器,將視野分為兩個半圓,測量時將分析鏡調節至兩個半圓內的光亮度相等時作為終點。新式的儀器則使用光電管或其他裝置,將光強度轉為電信號後測量,或自動顯示出旋光度讀數,消除了人為的誤差,提高了準確度。

影響因素

1、濃度:大多數光學活性物質的比旋光度都或多或少地受濃度的影響;
2、溶劑:溶劑對比旋光度的影響差別很大,和溶劑分子與溶質分子之間的作用有關。因此在報導比旋光度時,均需註明所用的溶劑和濃度,如“c=1,CHCl3”表明系在氯仿中配成1%濃度的溶液進行測量的。
3、溫度:進行測量時應保持在恆定溫度並標明之。
4、波長:比旋光度與波長的關係用德魯德方程表示。測量時必須固定波長,常用鈉光譜的D線(589.3納米),有時也用汞的綠線(546.1納米)。以比旋光度或旋光度對波長作圖,稱為旋光譜,英文縮寫為ORD。

套用

旋光法可用於各種光學活性物質的定量測定或純度檢驗。將樣品在指定的溶劑中配成一定濃度的溶液,由測得的旋光度算出比旋光度,與標準比較,或以不同濃度溶液制出標準曲線,求出含量。在旋光計的基礎上還發展了一種糖量計,專門用於測量蔗糖含量。用白光為光源,以石英楔抵消蔗糖溶液對不同波長光的色散,並將石英楔校正,標以蔗糖的百分含量,即可直接測出濃度,簡便迅速,常用於製糖工業。

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