關(guān)于(自動旋光儀)旋光度的簡介
關(guān)于(自動旋光儀)旋光度的簡介
基本概念
旋光度(specific rotation)又稱旋光率,比旋光度(物質(zhì)旋光度是一常數(shù),通常用旋光度同特定化合物的比值,即比旋光度a表示,故旋光度又稱"比旋光度"這句話不準確),當平面偏振光通過含有某些光學活性的化合物液體或溶液時,能引起旋光現(xiàn)象,使偏振光的平面向左或向右旋轉(zhuǎn)(按順時針方向轉(zhuǎn)動稱為右旋,用“+”表示;按逆時針方向轉(zhuǎn)動稱為左旋,用“-”表示)。
物體具備旋光性的條件
物體具有旋光性,其結(jié)構(gòu)不能具有空間反演不變的性質(zhì)。對于分子可以隨機朝向的多晶或者溶液,分子必須具有手征性。由于有機分子本身的手征性導(dǎo)致的旋光性稱為內(nèi)旋光,內(nèi)旋光分為左旋光和右旋光性,但如果一種物體內(nèi)部同時具有左右旋光或物體分子本身結(jié)構(gòu)具有相反的手性,則物體不表現(xiàn)旋光性。由于物體內(nèi)部同時具有左右旋光的分子而不表現(xiàn)旋光性稱為外消旋性,而分子本身結(jié)構(gòu)具有相反的手性而不表現(xiàn)旋光性稱為內(nèi)消旋性。
旋光度的測定
旋光儀是用來測定光學活性物質(zhì)旋光能力大小和方向的儀器。光學活性物質(zhì)可以旋轉(zhuǎn)偏振光平面,其大小和方向除了與該物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)外,還與測定時的溫度、所用光的波長、溶液的濃度和溶劑、旋光管的長度等有關(guān)。一般單色光源用鈉光燈,波長為589nm,以D表示。規(guī)定以每毫升溶液所含溶質(zhì)的克數(shù)作為質(zhì)量濃度的單位。由旋光儀測得旋光角度后,可以下式計算旋光度:α為用旋光儀測得的旋光度;c為溶液的質(zhì)量濃度(g/ml);l為旋光管的長度/dm;t為測定時溫度(℃),λ為測定所用光波波長(鈉光以D表示)。光活性物質(zhì)為液體時,則以密度ρ(g/ml)代替c,即若以100ml溶液含溶質(zhì)的克數(shù),則,如果糖的水溶液,溶液濃度為5g/100ml,在1dm旋光管中測得旋光角度為-4.64°,則:書寫旋光度時,除注明溫度,光波波長外,在數(shù)據(jù)后的括號內(nèi),注明其質(zhì)量百分濃度和配制溶液用的溶劑。
旋光性的維相描述
旋光性,可以用左旋光和右旋光具有不同傳播速度維相地進行描述.任何偏正光都可以看成左旋光和右旋光的疊加.把左右旋的光疊加成偏正光時,偏正方向跟兩種光的位相差有關(guān)系.如果兩種光傳播速度不同,就會產(chǎn)生附加的維相差,導(dǎo)致偏正光旋轉(zhuǎn)。
旋光性和晶體雙折射的類比
雙折射晶體可以將偏振光變?yōu)闄E圓偏正光,或者其他方向的偏振光,將兩塊很薄的雙折射晶體以比較隨意的方向疊加(夾角為ψ),則疊加結(jié)果破壞空間反演不變性,對偏正光的效果見公式:由于雙折射效應(yīng)旋轉(zhuǎn)90度等價于θ取負號,因此在平均的意義下,公式中θ的幾函數(shù)為零,只剩下實數(shù)部分,是一個轉(zhuǎn)動矩陣,正好和旋光性類似
影響旋光度的因素
(1)溶劑的影響
旋光物質(zhì)的旋光度主要取決于物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)。另外,還與光線透過物質(zhì)的厚度,測量時所用光的波長和溫度有關(guān)。如果被測物質(zhì)是溶液,影響因素還包括物質(zhì)的濃度,溶劑也有一定的影響。因此旋光物質(zhì)的旋光度,在不同的條件下,測定結(jié)果通常不一樣。
(2)溫度的影響
溫度升高會使旋光管膨脹而長度加長,從而導(dǎo)致待測液體的密度降低。另外,溫度變化還會使待測物質(zhì)分子間發(fā)生締合或離解,使旋光度發(fā)生改變。不同物質(zhì)的溫度系數(shù)不同,一般在-(0.01~0.04)℃之間。為此在實驗測定時必須恒溫,旋光管上裝有恒溫夾套,與超級恒溫槽連接。
(3)濃度和旋光管長度對比旋光度的影響
在一定的實驗條件下,常將旋光物質(zhì)的旋光度與濃度視為成正比,因為將比旋光度作為常數(shù)。而旋光度和溶液濃度之間并不是嚴格地呈線性關(guān)系,因此嚴格講比旋光度并非常數(shù),旋光度與旋光管的長度成正比。旋光管通常有10cm、20cm、22cm三種規(guī)格。經(jīng)常使用的有10cm長度的。但對旋光能力較弱或者較稀的溶液,為提高準確度,降低讀數(shù)的相對誤差,需用20cm或22cm長度的旋光管。
關(guān)于旋光儀的維護
(1)旋光儀應(yīng)放在通風干燥和溫度適宜的地方,以免受潮發(fā)霉。
(2)旋光儀連續(xù)使用時間不宜超過4小時。如果使用時間較長,中間應(yīng)關(guān)熄10~15分鐘,待鈉光燈冷卻后再繼續(xù)使用,或用電風扇吹打,減少燈管受熱程度,以免亮度下降和壽命降低。
(3)試管用后要及時將溶液倒出,用蒸餾水洗滌干凈,揩干藏好。所有鏡片均不能用手直接揩擦,應(yīng)用柔軟絨布揩擦。
(4)旋光儀停用時,應(yīng)將塑料套套上。裝箱時,應(yīng)按固定位置放入箱內(nèi)并壓緊之。
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