Jaká je specifická rotace hmoty. specifická rotace. Studium optické aktivity látek

(POLARIMETRIE)

optická rotace je schopnost látky otáčet rovinu polarizace, když jí prochází polarizované světlo.

V závislosti na povaze opticky aktivní látky může mít natočení polarizační roviny jiný směr a velikost. Pokud se polarizační rovina otáčí ve směru hodinových ručiček od pozorovatele, ke kterému směřuje světlo procházející opticky aktivní látkou, pak se látka nazývá pravotočivá a před její název se umístí znaménko „+“, ale pokud se polarizační rovina otáčí proti směru hodinových ručiček, pak se látka nazývá levotočivá a před její název dejte znaménko "-".

Velikost odchylky roviny polarizace od výchozí polohy, vyjádřená v úhlových stupních, se nazývá úhel natočení a označuje se řeckým písmenem a. Hodnota úhlu natočení závisí na povaze opticky aktivní látky, délce dráhy polarizovaného světla v opticky aktivním prostředí (čistá látka nebo roztok) a vlnové délce světla. U roztoků závisí úhel rotace na povaze rozpouštědla a koncentraci opticky aktivní látky. Úhel natočení je přímo úměrný délce dráhy světla v opticky aktivním prostředí, tzn. tloušťka vrstvy opticky aktivní látky nebo jejího roztoku. Vliv teploty je ve většině případů zanedbatelný.

Pro srovnávací posouzení schopnosti různých látek otáčet rovinu polarizace světla je vypočtena hodnota specifické rotace [a]. Specifická rotace je konstanta opticky aktivní látky. Specifická rotace [a] se vypočítá výpočtem jako úhel natočení roviny polarizace monochromatického světla na dráze dlouhé 1 dm v prostředí obsahujícím opticky aktivní látku, přičemž koncentrace této látky je podmíněně snížena na hodnotu rovnou 1 g/ml.

Pokud není uvedeno jinak, provádí se stanovení optické otáčivosti při teplotě 20 °C a při vlnové délce D-čáry sodíkového spektra (589,3 nm). Odpovídající hodnota specifické rotace je označena [a] D20. Někdy se k měření používá zelená čára spektra rtuti o vlnové délce 546,1 nm.

Při stanovení [a] v roztocích opticky aktivní látky je třeba mít na paměti, že zjištěná hodnota může záviset na povaze rozpouštědla a koncentraci opticky aktivní látky. Změna rozpouštědla může vést ke změně [a] nejen ve velikosti, ale také ve znaménku. Proto je při uvádění hodnoty specifické rotace nutné uvést rozpouštědlo a koncentraci roztoku zvoleného pro měření.

Hodnota specifické rotace se vypočítá podle jednoho z následujících vzorců.

Pro látky v roztoku (1):

kde a je naměřený úhel natočení ve stupních; l je tloušťka vrstvy v decimetrech; c je koncentrace roztoku vyjádřená v gramech látky na 100 ml roztoku.

Pro kapalné látky (2):

kde a je naměřený úhel natočení ve stupních; l je tloušťka vrstvy v decimetrech; r je hustota kapalné látky v gramech na 1 ml.

Specifická rotace je stanovena buď z hlediska sušiny, nebo ze sušeného vzorku, což by mělo být uvedeno v soukromých článcích.

Měření úhlu natočení se provádí buď pro posouzení čistoty opticky aktivní látky, nebo pro stanovení její koncentrace v roztoku. Pro posouzení čistoty látky podle rovnice (1) nebo (2) se vypočítá hodnota její specifické rotace [a]. Koncentrace opticky aktivní látky v roztoku

se nacházejí podle vzorce (3):

Protože hodnota [a] je konstantní pouze v určitém rozmezí koncentrací, je možnost použití vzorce (3) omezena na tento rozsah.

Měření úhlu natočení se provádí na polarimetru, který umožňuje určit hodnotu úhlu natočení s přesností +/- 0,02 stupně.

Roztoky nebo kapalné látky určené k měření úhlu natočení musí být průhledné. Při měření musíte v prvé řadě nastavit nulový bod přístroje nebo určit korekční hodnotu trubicí naplněnou čistým rozpouštědlem (při práci s roztoky) nebo prázdnou trubičkou (při práci s kapalnými látkami). Po nastavení přístroje do nulového bodu nebo určení hodnoty korekce se provede hlavní měření, které se minimálně 3x opakuje.

Pro získání hodnoty úhlu natočení a se údaje přístroje získané během měření algebraicky sečtou s dříve zjištěnou korekční hodnotou.

Konfigurace této látky může být korelována s konfiguracemi kyseliny vinné a dále s glyceraldehydem.

Rotace roviny polarizace

Jev rotace roviny polarizace světelné vlny pod určitým úhlem při průchodu světla krystalickými tělesy a některými izotropními kapalinami se nazývá rotace roviny polarizace nebo optická aktivita.

Pokud látka není ve vnějším magnetickém poli, pak bude optická aktivita přirozená.

Přirozenou optickou aktivitu objevil v roce 1811 D. Arago na křemenných deskách, které jsou řezány kolmo k optickým osám.

Nechte pohled pozorovatele směřovat k dopadajícímu paprsku. Rotace se nazývají pravá (pozitivní), pokud se rovina polarizace otáčí pro pozorovatele doprava (ve směru hodinových ručiček), a levá (záporná), pokud se otáčí doleva.

V přírodě existují dva typy krystalů křemene, které jsou navzájem zrcadlovými obrazy. První z nich otáčejí rovinu polarizace doprava, ostatní doleva a zřejmě se nazývají pravotočivý a levotočivý křemen. Úhel natočení polarizační roviny je úměrný tloušťce vrstvy opticky aktivní látky:

Obrázek 2

kde $l$ je délka dráhy paprsku v opticky aktivním médiu; $α$ - koeficient úměrnosti, který se nazývá rotační kapacita nebo specifická rotace. Záleží na povaze látky, teplotě a vlnové délce.

Specifická rotace je rovna úhlu, do kterého se rovina polarizace monochromatického světla vrací při průchodu vrstvou o tloušťce $l$.

Daleko od absorpčních pásů světla splňuje látková závislost Biotův zákon:.

Obrázek 3

U opticky aktivních kapalin a roztoků J. Biot zjistil, že úhel natočení roviny polarizace je přímo úměrný tloušťce vrstvy $l$ a koncentraci $C$ opticky aktivní látky, tzn.

Obrázek 4

kde $[α]$ je koeficient úměrnosti, který se nazývá specifická rotace řešení. Koeficient závisí na povaze opticky aktivní látky a rozpouštědla, teplotě a vlnové délce světla.

Vlastnosti optické aktivity roztoků umožňují stanovit jejich koncentrace. Přístroje používané k provádění takových měření se nazývají polarimetry. Protože specifická rotace cukerného roztoku je významná, jsou polarimetry široce používány v sacharimetrii.

Teorii rotace roviny polarizace opticky aktivními látkami vypracoval A. Fresnel. Domníval se, že tento jev je způsoben zvláštním typem dvojitého lomu paprsků, při kterém je rychlost šíření světla v aktivním prostředí odlišná pro paprsky s pravou a levou kruhovou polarizací. Znaménko úhlu natočení roviny polarizace je určeno poměrem mezi rychlostmi šíření paprsků pravé cirkulační polarizace a levé cirkulační polarizace. Pro opticky aktivní médium bude pozitivní a pro bude negativní.

Lineárně polarizované monochromatické světlo se na vstupu do opticky aktivní látky rozloží na dvě vlny o stejné frekvenci, ale kruhově polarizované ve vzájemně opačných směrech:

Obrázek 5

Vektory a těchto vln jsou symetrické vzhledem k $p - p$ rovině oscilace dopadajícího světla.

Při opuštění optiky aktivní prostředí s tloušťkou vrstvy $l$ se elektrický vektor pravostranné cirkulační vlny vrátí pod větší úhel než pro pravostrannou cirkulační vlnu. V důsledku toho bude rovina, vzhledem k níž jsou elektrické vektory těchto vln umístěny symetricky, otočena doprava o úhel vzhledem k rovině polarizace dopadající vlny.

Úhly natočení elektrického vektoru pravého a levého vlnění závisí na době šíření vln $t$ a délce jejich dráhy v opticky aktivním prostředí.

V roce 1845 M. Faraday zjistil, že při šíření lineárně polarizovaného světla v opticky účinné látky ach ve směru magnetické pole, pak se rovina polarizace otočí o nějaký úhel. Pokud se pozorovatel dívá ve směru magnetického pole, pak je otočení doprava považováno za pozitivní, doleva - negativní.

Pomocí rotace roviny polarizace

Hodnota specifické rotace je určena pro potvrzení čistoty a identity opticky aktivní látky. Protože specifická rotace závisí na koncentraci a povaze rozpouštědla, jsou podmínky pro její stanovení uvedeny v příslušných monografiích pro léčivé přípravky.

V koncentračním rozsahu, při kterém specifická rotace - konstantní, pomocí úhlu natočení můžete vypočítat koncentraci látky v roztoku:

Poznámka 1

Lze tedy učinit závěr, že polarimetrie jako analytická metoda se používá jak v kvalitativní, tak i kvantitativní farmaceutické analýze.

Stanovení čistoty glukózy a kyseliny askorbové

Stanovení z hodnot měrné optické otáčivosti je založeno na měření úhlu natočení $(α)$ roztoků glukózy a kyseliny askorbové a výpočtu měrné optické otáčivosti. za 10 % vodný roztok glukóza, hodnota specifické optické rotace je od + 51,3 ° do + 53,0 °; pro 20% roztok kyseliny askorbové od + 22 ° do + 24 °.

Získané hodnoty jsou porovnány s tabulkovými údaji a jsou vyvozeny závěry o souladu studovaných látek s normami kvality.

Identifikace pravotočivého a levotočivého kafru

Tato definice je založena na měření úhlu natočení polarizační roviny alkoholových roztoků kafru. Kafr získaný z kafrovníku - otáčení ve směru hodinových ručiček, z jedlového oleje - levotočivý izomer, syntetický kafr - opticky neaktivní látka. Specifická optická rotace 10% roztoku kafru v 95% alkoholu pro pravý rotující kafr je od + 41° do + 44°, pro levý rotující od -39° do -44°.

Naplňte polarimetrickou trubici kapalinou nebo roztokem se známou koncentrací pevných látek, opakujte výše uvedené operace a určete úhel natočení na stupnici přístroje. Stanovení úhlu natočení se opakuje minimálně 5x a vypočítá se jeho průměrná hodnota. Úhel natočení je algebraický rozdíl mezi přijatou hodnotou a nulovým bodem. Změřte úhel rotace připravených roztoků pomocí pravého a levého rotačního kafru a vyvodte závěry o identifikaci zkoušené látky.

Specifická rotace roviny polarizace opticky aktivní látkou je definována jako úhel rotace na jednotku tloušťky průsvitného materiálu:

Pokud je úhel natočení měřen v úhlových stupních a tloušťka vrstvy l- v mm, pak bude jednotka specifické rotace [deg/mm].

V souladu s tím je specifická rotace opticky aktivní kapaliny (nikoli roztoku) o hustotě c [g / cm 3] určena výrazem

Protože optická aktivita kapalin je mnohem menší než optická aktivita pevné látky a tloušťka vrstvy kapaliny se měří v decimetrech, pak má měrná rotace kapalin rozměr [deg·cm-3 /(dm·g)].

Specifická rotace roztoku opticky aktivní látky v opticky neaktivním rozpouštědle s koncentrací Z(g / 100 ml) roztoku se stanoví podle vzorce

V organická chemie jako druh specifické rotace se také používá hodnota molární rotace.

Stanovení koncentrace rozpuštěných opticky aktivních látek z výsledků měření úhlu natočení 6° pro danou tloušťku vrstvy l[dm] pro danou vlnovou délku [nm] je odvozeno z Biotovy rovnice (1831):

Biotův zákon je téměř vždy naplněn v oblasti nízkých koncentrací, zatímco při vysokých koncentracích dochází k výrazným odchylkám.

Rušivé faktory v polarimetrických měřeních

Při každém lomu a odrazu od plochy, která není kolmá na směr světla, dochází ke změně stavu polarizace dopadajícího světla. Z toho vyplývá, že jakýkoli druh zákalu a bublinek ve zkoušené látce v důsledku mnoha povrchů značně snižuje polarizaci a citlivost měření se může snížit pod přijatelnou úroveň. Totéž platí pro znečištění a škrábance na okénku kyvet a na ochranných sklech světelného zdroje.

Tepelné a mechanické namáhání ochranných skel a okének buněk vede k dvojitému lomu a následně k eliptické polarizaci, která se superponuje na výsledek měření ve formě zdánlivé rotace. Vzhledem k tomu, že tyto jevy jsou ve většině případů nekontrolovatelné a nejsou v čase konstantní, je třeba dbát na to, aby se v optických prvcích neobjevila žádná mechanická pnutí.

Silná závislost optické aktivity na vlnové délce (rotační disperze), která je např. u sacharózy 0,3 %/nm v oblasti viditelné světlo, si vynucuje použití extrémně úzkých spektrálních pásem v polarimetrii, což je obvykle vyžadováno pouze v interferometrii. Polarimetrie je jednou z nejcitlivějších optických metod měření (poměr prahu citlivosti k rozsahu měření je 1/10000), proto lze pro plnohodnotnou polarimetrickou metodu použít pouze striktně monochromatické světlo, tedy izolované čáry spektra. Měření. Vysokotlaké hořáky, které poskytují vysokou intenzitu světla, jsou pro polarimetrii nevhodné z důvodu rozšiřování spektrálních čar se změnami tlaku a v tomto případě zvýšeného podílu pozadí spojitého záření. Použití širších spektrálních pásem je možné pouze u přístrojů, které zajišťují kompenzaci rotační disperze, jako jsou přístroje s kompenzací pomocí křemenného klínu (quartz wedge sacharimetr) a přístroje s kompenzací Faradayovým jevem. U přístrojů s křemenným klínem jsou kompenzační možnosti pro měření sacharózy omezené. S Faradayovou kompenzací může být rotační disperze podrobena různým požadavkům vhodným výběrem materiálu; nelze však dosáhnout univerzálnosti používaných metod.

Při měření s konečnou spektrální šířkou pásma v blízkosti absorpčních absorpčních pásem dochází vlivem absorpce k posunu efektivního těžiště rozložení vlnových délek, zkreslujícím výsledky měření, z čehož vyplývá, že při studiu absorbujících látek je nutné pracovat s přísně monochromatickým zářením.

Při řízení rychle tekoucích kontinuálních toků roztoků může eliptická polarizace vznikající v důsledku dvojitého lomu světla tokem degradovat citlivost polarimetrických metod měření a vést k hrubým chybám. Tyto obtíže lze odstranit pouze pečlivým tvarováním proudění, například poskytnutím laminárního paralelního proudění v kyvetách a snížením jeho rychlosti. polarizační světlo rotace optický

Teorie polarimetrie

Optická aktivita látek je velmi citlivá na změny v prostorové struktuře molekul a na mezimolekulární interakce.

Studium optické aktivity látek

Pomocí optických polarimetrů se určuje velikost rotace roviny polarizace světla při průchodu opticky aktivním prostředím ( pevné látky nebo řešení).

Polarimetrie je široce používána v analytické chemii k rychlému měření koncentrace opticky aktivních látek (viz sacharimetrie), k identifikaci esenciálních olejů a v dalších studiích.

• Hodnota optické rotace v roztocích závisí na jejich koncentraci a specifických vlastnostech opticky aktivních látek.
• Měření rotační disperze světla (spektropolarimetrie, stanovení úhlu natočení se změnou vlnové délky světla) umožňuje studovat strukturu látek.

viz také

Literatura

• Volkenstein M. V., Molekulární optika, M.-L., 1951
• Jerassi K., Disperze optické rotace, trans. z angličtiny, M., 1962
• Terentiev A.P., Organická analýza, M., 1966

Nadace Wikimedia. 2010 .

• Specifické teplo
• Elektrická vodivost

Podívejte se, co je "Specifická rotace" v jiných slovnících:

Specifická rotace- viz rotační kapacita chemické sloučeniny …

specifická rotace hmoty- Úhel, o který se otočí rovina polarizace optického záření o určité vlnové délce, když prochází v látce dráhou o jednotkové délce. [GOST 23778 79] Optika předmětů, optické přístroje a měření EN specifická rotace … …

specifická rotace roztoku- Poměr úhlu, o který se otočí rovina polarizace optického záření o určité vlnové délce, když v roztoku látky projde dráhou jednotkové délky, ke koncentraci této látky. [GOST 23778 79] Témata optika, optika … Technická příručka překladatele

Specifická rotace některých organických látek- Látka Rozpouštědlo Specifická rotace* Sacharóza Voda +66,462 Glukóza Voda +52,70 … Chemický odkaz

relativní specifická rotace hmoty- Poměr specifické rotace látky k hustotě této látky. [GOST 23778 79] Témata optika, optické přístroje a měření EN relativní specifická rotace látky DE relativní spezifische Materialdrehung FR rotace relativní specifique… … Technická příručka překladatele

Rotace roviny polarizace- příčná vlna je fyzikální jev spočívající v rotaci vektoru polarizace lineárně polarizované příčné vlny kolem jejího vlnového vektoru při průchodu vlny anizotropním prostředím. Vlna může být elektromagnetická, ... ... Wikipedie

ROTACE POLARIZAČNÍ ROVINY- OTOČENÍ ROVINY POLARIZACE, změna směru (roviny) kmitů paprsků polarizovaného světla (viz Optická polarizace). Tuto vlastnost mají: 1. Všechna průhledná tělesa, pokud jsou umístěna v magnetickém poli (magnetické V. p. p.). Pro… … Velká lékařská encyklopedie

SPECIFICKÉ MAGNETICKÉ OTÁČENÍ- stejné jako (viz VERDE CONSTANT). Fyzický encyklopedický slovník. M.: Sovětská encyklopedie. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1983... Fyzická encyklopedie

Rotační schopnost chemických sloučenin- Název rotační schopnosti chemických sloučenin znamená schopnost, která je některým z nich vlastní, vychylovat rovinu polarizace světelného paprsku z původního směru. Předpokládejme, že v paprsku takto polarizovaného světla ... ... encyklopedický slovník F. Brockhaus a I.A. Efron

sacharóza- (chemický) název odvozený od slova sacharóza, synonymum pro třtinový cukr; systematicky používaný k označení sacharidů obecného vzorce C12H22O11 pouze v předkládaném Enz. sl. a v 1. svazku op. Tollens Handb. der Kohlenhydrate (Bresl. ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron

Teorie polarimetrie

Optická aktivita látek je velmi citlivá na změny v prostorové struktuře molekul a na mezimolekulární interakce.

Studium optické aktivity látek

Pomocí optických polarimetrů se zjišťuje velikost natočení roviny polarizace světla při průchodu opticky aktivním prostředím (pevné látky nebo roztoky).

Polarimetrie je široce používána v analytické chemii k rychlému měření koncentrace opticky aktivních látek (viz sacharimetrie), k identifikaci esenciálních olejů a v dalších studiích.

• Hodnota optické rotace v roztocích závisí na jejich koncentraci a specifických vlastnostech opticky aktivních látek.
• Měření rotační disperze světla (spektropolarimetrie, stanovení úhlu natočení se změnou vlnové délky světla) umožňuje studovat strukturu látek.

viz také

Literatura

• Volkenstein M. V., Molekulární optika, M.-L., 1951
• Jerassi K., Disperze optické rotace, trans. z angličtiny, M., 1962
• Terentiev A.P., Organická analýza, M., 1966

Nadace Wikimedia. 2010 .

• Specifické teplo
• Elektrická vodivost

Podívejte se, co je "Specifická rotace" v jiných slovnících:

Specifická rotace- viz Rotační schopnost chemických sloučenin ...

specifická rotace hmoty- Úhel, o který se otočí rovina polarizace optického záření o určité vlnové délce, když prochází v látce dráhou o jednotkové délce. [GOST 23778 79] Témata optika, optické přístroje a měření EN specifická rotace… …

specifická rotace roztoku- Poměr úhlu, o který se otočí rovina polarizace optického záření o určité vlnové délce, když v roztoku látky projde dráhou jednotkové délky, ke koncentraci této látky. [GOST 23778 79] Témata optika, optika … Technická příručka překladatele

Specifická rotace některých organických látek- Látka Rozpouštědlo Specifická rotace* Sacharóza Voda +66,462 Glukóza Voda +52,70 … Chemický odkaz

relativní specifická rotace hmoty- Poměr specifické rotace látky k hustotě této látky. [GOST 23778 79] Témata optika, optické přístroje a měření EN relativní specifická rotace látky DE relativní spezifische Materialdrehung FR rotace relativní specifique… … Technická příručka překladatele

Rotace roviny polarizace- příčná vlna je fyzikální jev spočívající v rotaci vektoru polarizace lineárně polarizované příčné vlny kolem jejího vlnového vektoru při průchodu vlny anizotropním prostředím. Vlna může být elektromagnetická, ... ... Wikipedie

ROTACE POLARIZAČNÍ ROVINY- OTOČENÍ ROVINY POLARIZACE, změna směru (roviny) kmitů paprsků polarizovaného světla (viz Optická polarizace). Tuto vlastnost mají: 1. Všechna průhledná tělesa, pokud jsou umístěna v magnetickém poli (magnetické V. p. p.). Pro… … Velká lékařská encyklopedie

SPECIFICKÉ MAGNETICKÉ OTÁČENÍ- stejné jako (viz VERDE CONSTANT). Fyzický encyklopedický slovník. Moskva: Sovětská encyklopedie. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1983... Fyzická encyklopedie

Rotační schopnost chemických sloučenin- Název rotační schopnosti chemických sloučenin znamená schopnost, která je některým z nich vlastní, vychylovat rovinu polarizace světelného paprsku z původního směru. Předpokládejme, že v paprsku takto polarizovaného světla ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron

sacharóza- (chemický) název odvozený od slova sacharóza, synonymum pro třtinový cukr; systematicky používaný k označení sacharidů obecného vzorce C12H22O11 pouze v předkládaném Enz. sl. a v 1. svazku op. Tollens Handb. der Kohlenhydrate (Bresl. ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron