Kaj je specifično vrtenje snovi. Specifična rotacija. Študij optične aktivnosti snovi

(POLARIMETRIJA)

Optična rotacija je zmožnost snovi, da zasuka polarizacijsko ravnino, ko skozi njo prehaja polarizirana svetloba.

Glede na naravo optično aktivne snovi lahko pride do rotacije polarizacijske ravnine drugačna smer in velikost. Če se od opazovalca, na katerega je usmerjena svetloba, ki prehaja skozi optično aktivno snov, vrti ravnina polarizacije v smeri urinega kazalca, se snov imenuje desnorotatorna in se pred njenim imenom postavi znak "+", če se ravnina polarizacije vrti v nasprotni smeri urinega kazalca, potem se snov imenuje levosučna in pred njenim imenom je znak "-".

Količina odstopanja ravnine polarizacije od začetni položaj, izražen v kotnih stopinjah, imenujemo rotacijski kot in ga označujemo z grško črko a. Velikost rotacijskega kota je odvisna od narave optično aktivne snovi, dolžine poti polarizirane svetlobe v optično aktivnem mediju (čista snov ali raztopina) in valovne dolžine svetlobe. Pri raztopinah je rotacijski kot odvisen od narave topila in koncentracije optično aktivne snovi. Rotacijski kot je premo sorazmeren z dolžino svetlobne poti v optično aktivnem mediju, tj. debelina plasti optično aktivne snovi ali njene raztopine. Vpliv temperature je v večini primerov zanemarljiv.

Za primerjalno oceno sposobnosti različnih snovi za rotacijo ravnine polarizacije svetlobe se izračuna vrednost specifično rotacijo[a]. Specifična rotacija je konstanta optično aktivne snovi. Specifična rotacija [a] se izračuna z izračunom kot zasuka ravnine polarizacije monokromatske svetlobe vzdolž poti dolžine 1 dm v mediju, ki vsebuje optično aktivno snov, pri čemer se koncentracija te snovi pogojno zmanjša na vrednost, ki je enaka 1. g/ml.

Če ni posebnih navodil, se določanje optične rotacije izvaja pri temperaturi 20 o C in valovni dolžini črte D natrijevega spektra (589,3 nm). Ustrezna vrednost specifične rotacije je označena z [a] D 20 . Včasih se za merjenje uporablja zelena črta spektra živega srebra z valovno dolžino 546,1 nm.

Pri določanju [a] v raztopinah optično aktivne snovi je treba upoštevati, da je ugotovljena vrednost lahko odvisna od narave topila in koncentracije optično aktivne snovi. Zamenjava topila lahko povzroči spremembo [a] ne le v velikosti, ampak tudi v znaku. Zato je treba pri podajanju specifične vrednosti rotacije navesti topilo in koncentracijo raztopine, izbrano za merjenje.

Vrednost specifične rotacije se izračuna z uporabo ene od naslednjih formul.

Za snovi v raztopini (1):

kjer je a izmerjeni rotacijski kot v stopinjah; l - debelina plasti v decimetrih; c je koncentracija raztopine, izražena v gramih snovi na 100 ml raztopine.

Za tekoče snovi (2):

kjer je a izmerjeni rotacijski kot v stopinjah; l - debelina plasti v decimetrih; r je gostota tekoče snovi v gramih na 1 ml.

Specifični kolobar se določa glede na suho snov ali iz posušenega vzorca, kar mora biti navedeno v posameznih artiklih.

Rotacijski kot se meri bodisi za oceno čistosti optično aktivne snovi bodisi za določitev njene koncentracije v raztopini. Za oceno čistosti snovi se vrednost njene specifične rotacije [a] izračuna z enačbo (1) ali (2). Koncentracija optično aktivne snovi v raztopini

ugotovljeno s formulo (3):

Ker je vrednost [a] konstantna le v določenem območju koncentracij, je možnost uporabe formule (3) omejena na to območje.

Rotacijski kot se meri s polarimetrom, ki omogoča določanje rotacijskega kota z natančnostjo +/- 0,02 stopinje.

Raztopine ali tekoče snovi, namenjene merjenju rotacijskega kota, morajo biti prozorne. Pri meritvah je treba najprej nastaviti ničelno točko naprave ali določiti korekcijsko vrednost s cevjo, napolnjeno s čistim topilom (pri delu z raztopinami) ali s prazno epruveto (pri delu s tekočimi snovmi). Po nastavitvi naprave na ničelno točko ali določitvi korekcijske vrednosti opravimo glavno meritev, ki jo ponovimo vsaj 3x.

Za pridobitev vrednosti kota vrtenja a se odčitki instrumenta, pridobljeni med meritvami, algebraično združijo s predhodno ugotovljeno korekcijsko vrednostjo.

Konfiguracijo te snovi je mogoče povezati s konfiguracijami vinske kisline in nadalje z gliceraldehidom.

Vrtenje polarizacijske ravnine

Pojav zasuka polarizacijske ravnine svetlobnega valovanja za določen kot pri prehodu svetlobe skozi kristalna telesa in nekatere izotropne tekočine imenujemo zasuk polarizacijske ravnine ali optična aktivnost.

Če snov ni v zunanjem magnetnem polju, bo optična aktivnost naravna.

Naravno optično aktivnost je leta 1811 odkril D. Arago na kremenčevih ploščah, ki so bile izrezane pravokotno na optične osi.

Pogled opazovalca naj bo usmerjen proti vpadnemu žarku. Rotacije imenujemo desnosučne (pozitivne), če se polarizacijska ravnina za opazovalca vrti v desno (v smeri urinega kazalca), in levosučne (negativne), če se vrti v levo.

V naravi obstajata dve vrsti kristalov kremena, ki sta drug drugemu zrcalni podobi. Prvi obrnejo ravnino polarizacije v desno, drugi - v levo in se imenujejo desni in levi kremen. Kot zasuka polarizacijske ravnine je sorazmeren z debelino plasti optično aktivne snovi:

Slika 2.

kjer je $l$ dolžina poti žarka v optično aktivnem mediju; $α$ je sorazmernostni koeficient, ki ga imenujemo rotacijska zmogljivost ali specifična rotacija. Odvisno je od narave snovi, temperature in valovne dolžine.

Specifična rotacija je enaka kotu, v katerega se vrne ravnina polarizacije monokromatske svetlobe pri prehodu skozi plast debeline $l$.

Daleč od pasov absorpcije svetlobe snovi odvisnost od ustreza Biotovemu zakonu:

Slika 3.

Za optično aktivne tekočine in raztopine je J. Biot ugotovil, da je rotacijski kot polarizacijske ravnine premo sorazmeren z debelino plasti $l$ in koncentracijo $C$ optično aktivne snovi, tj.

Slika 4.

kjer je $[α]$ sorazmernostni koeficient, ki se imenuje specifična rotacija rešitve. Koeficient je odvisen od narave optično aktivne snovi in ​​topila, temperature in valovne dolžine svetlobe.

Lastnosti optične aktivnosti raztopin omogočajo določanje njihovih koncentracij. Instrumenti, ki se uporabljajo za izvajanje takšnih meritev, se imenujejo polarimetri. Ker je specifična rotacija sladkorne raztopine pomembna, se polarimetri pogosto uporabljajo v saharimetriji.

Teorijo vrtenja ravnine polarizacije z optično aktivnimi snovmi je razvil A. Fresnel. Menil je, da je ta pojav posledica posebne vrste dvojnega loma žarkov, pri katerem je hitrost širjenja svetlobe v aktivnem mediju različna za žarke z desno in levo krožno polarizacijo. Predznak kota zasuka polarizacijske ravnine je določen z razmerjem med hitrostjo širjenja žarkov desne cirkulacijske polarizacije in leve cirkulacijske polarizacije. Za optično aktivni medij bo pozitiven, za pa negativen.

Na vstopu v optično aktivno snov se linearno polarizirana monokromatska svetloba razgradi na dva valovanja enake frekvence, vendar krožno polarizirana v medsebojno nasprotnih smereh:

Slika 5.

Vektorja in teh valov sta simetrična glede na $p - p$ ravnino nihanja vpadne svetlobe.

Pri odhodu iz optičnega aktivni medij z debelino plasti $l$ se bo električni vektor desnega cirkulacijskega vala vrnil pod večji kot kot pri levem cirkulacijskem valu. Posledično bo ravnina, glede na katero se električni vektorji teh valov nahajajo simetrično, zasukana v desno pod kotom glede na ravnino polarizacije vpadnega vala.

Koti vrtenja električni vektor desno in levo valovanje sta odvisna od časa širjenja valov $t$ in njihove dolžine poti v optično aktivnem mediju.

Leta 1845 je M. Faraday odkril, da ko se linearno polarizirana svetloba optično širi aktivne snovi ah v smeri magnetno polje, potem se polarizacijska ravnina zasuka za določen kot. Če opazovalec gleda v smeri magnetnega polja, se obračanje v desno šteje za pozitivno, obračanje v levo pa negativno.

Uporaba rotacije polarizacijske ravnine

Specifična rotacijska vrednost se določi za potrditev čistosti in identitete optično aktivne snovi. Ker je specifična rotacija odvisna od koncentracije in narave topila, so pogoji za njeno določanje podani v ustreznih monografijah za zdravila.

V koncentracijskem območju, pri katerem je specifična rotacija konstantna, z uporabo kota vrtenja lahko izračunate koncentracijo snovi v raztopini:

Opomba 1

Tako lahko sklepamo, da se polarimetrija kot analizna metoda uporablja tako v kvalitativni kot kvantitativni farmacevtski analizi.

Določanje čistosti glukoze in askorbinske kisline

Določanje vrednosti specifične optične rotacije temelji na merjenju rotacijskega kota $(α)$ raztopin glukoze in askorbinske kisline in izračunu specifične optične rotacije. za 10 % vodna raztopina glukoza, vrednost specifične optične rotacije se giblje od + 51,3 ° do + 53,0 °; za 20% raztopino askorbinske kisline od + 22 ° do + 24 °.

Dobljene vrednosti primerjamo s tabelarnimi podatki in sklepamo o skladnosti testiranih snovi s standardi kakovosti.

Identifikacija dekstro- in evoratorne kafre

Ta definicija temelji na merjenju kota vrtenja ravnine polarizacije alkoholnih raztopin kafre. Kafra pridobljena iz kafrovca ​​- desno vrtljiva, iz jelkovega olja - levi izomer, sintetična kafra - optična neaktivna snov. Specifična optična rotacija 10% raztopine kafre v 95% alkoholu za desno vrtečo se kafro je od + 41 ° do + 44 °, za levo rotirajočo kafro od -39 ° do -44 °.

Polarimetrično cev napolnimo s tekočino ali raztopino z znano koncentracijo trdne snovi, ponovimo zgornje operacije in določimo kot zasuka na skali instrumenta. Določitev kota zasuka se ponovi vsaj 5-krat in izračuna se njegova povprečna vrednost. Rotacijski kot je algebraična razlika med dobljeno vrednostjo in ničelno točko. Izmeri se rotacijski kot pripravljenih raztopin z desno in levo vrtečo se kafro in se sklepa o identifikaciji proučevane snovi.

Specifična rotacija ravnine polarizacije z optično aktivno snovjo je opredeljena kot kot rotacije na enoto debeline presvetljenega materiala:

Če kot vrtenja merimo v kotnih stopinjah in debelino plasti l- v mm, potem bo specifična dimenzija vrtenja [deg/mm].

V skladu s tem je specifična rotacija optično aktivne tekočine (ne raztopine) z gostoto c [g/cm 3 ] določena z izrazom

Ker je optična aktivnost tekočin veliko manjša od optične aktivnosti trdne snovi, debelina plasti tekočine pa se meri v decimetrih, potem ima specifična rotacija tekočine dimenzijo [deg cm-3 / (dm g)].

Specifična rotacija raztopine optično aktivne snovi v optično neaktivnem topilu s koncentracijo Z(g/100 ml) raztopine se določi po formuli

IN organska kemija Vrednost molarne rotacije se uporablja tudi kot vrsta specifične rotacije.

Določanje koncentracije raztopljenih optično aktivnih snovi na podlagi rezultatov merjenja rotacijskega kota b [deg] pri določeni debelini plasti. l[dm] za določeno valovno dolžino [nm] dobimo z Biotovo enačbo (1831):

Biotov zakon je skoraj vedno izpolnjen v območju nizkih koncentracij, pri visokih koncentracijah pa pride do znatnih odstopanj

Moteči dejavniki pri polarimetričnih meritvah

Z vsakim lomom in odbojem od površine, ki ni pravokotna na smer svetlobe, pride do spremembe polarizacijskega stanja vpadne svetlobe. Iz tega sledi, da kakršna koli motnost in mehurčki v preizkušani snovi zaradi množice površin močno zmanjšajo polarizacijo, občutljivost meritve pa lahko pade pod sprejemljivo raven. Enako velja za umazanijo in praske na okencih kivet in zaščitnem steklu svetlobnega vira.

Toplotne in mehanske napetosti v zaščitnih steklih in kivetnih oknih vodijo do dvojnega loma in posledično do eliptične polarizacije, ki se v obliki navidezne rotacije prekriva z rezultatom meritve. Ker so ti pojavi v večini primerov neobvladljivi in ​​niso konstantni skozi čas, je treba paziti, da se v optičnih elementih ne pojavi mehanska obremenitev.

Močna odvisnost optične aktivnosti od valovne dolžine (rotacijska disperzija), ki je na primer za saharozo 0,3 %/nm v regiji vidna svetloba, sili v polarimetrijo uporabo izredno ozkih spektralnih pasov, kar je običajno potrebno samo v interferometriji. Polarimetrija je ena najobčutljivejših optičnih merilnih metod (razmerje med pragom občutljivosti in merilnim območjem je 1/10000), zato je za popolne polarimetrične meritve možna le strogo monokromatska svetloba, tj. izolirane črte spektra. uporabiti. Visokotlačni gorilniki, ki zagotavljajo visoko jakost svetlobe, so za polarimetrijo neprimerni zaradi širjenja spektralnih črt s spremembami tlaka in povečanega deleža kontinuiranega sevalnega ozadja za ta primer. Uporaba širših spektralnih pasov je možna le pri instrumentih, ki zagotavljajo kompenzacijo rotacijske disperzije, kot so na primer instrumenti s kompenzacijo s kvarčnim klinom (saharimeter s kvarčnim klinom) in instrumenti s kompenzacijo s Faradayevim učinkom. Instrumenti s kvarčno zagozdo imajo omejene možnosti kompenzacije pri merjenju saharoze. S kompenzacijo Faradayevega učinka z ustrezno izbiro materiala se lahko za rotacijsko disperzijo postavijo različne zahteve; ni pa mogoče doseči univerzalnosti uporabljenih metod.

Pri merjenju s končno širino spektralnega pasu v bližini absorpcijskih pasov pod vplivom absorpcije pride do premika efektivnega težišča porazdelitve valovnih dolžin, kar popači rezultate meritev, iz česar sledi, da je pri proučevanju absorpcijskih snovi potrebno za delo s strogo monokromatskim sevanjem.

Pri spremljanju hitro tekočih neprekinjenih tokov raztopin lahko eliptična polarizacija, ki je posledica dvojnega loma svetlobe v toku, poslabša občutljivost polarimetričnih merilnih metod in povzroči hude napake. Te težave je mogoče odpraviti le s skrbnim oblikovanjem toka, na primer z zagotavljanjem laminarnega vzporednega toka v kivetah in zmanjšanjem njegove hitrosti. polarizacija svetlobe vrtenje optični

Polarimetrična teorija

Optična aktivnost snovi je zelo občutljiva na spremembe v prostorski strukturi molekul in na medmolekulske interakcije.

Študij optične aktivnosti snovi

Z optičnimi polarimetri se določi količina vrtenja ravnine polarizacije svetlobe, ko ta prehaja skozi optično aktivne medije ( trdne snovi ali rešitve).

Polarimetrija se pogosto uporablja v analizni kemiji za hitro merjenje koncentracije optično aktivnih snovi (glej Saharimetrija), za identifikacijo eteričnih olj in v drugih študijah.

• Velikost optične rotacije v raztopinah je odvisna od njihove koncentracije in specifičnih lastnosti optično aktivnih snovi.
• Merjenje rotacijske disperzije svetlobe (spektropolarimetrija, določanje kota rotacije pri spremembi valovne dolžine svetlobe omogoča preučevanje strukture snovi.

Glej tudi

Literatura

• Volkenshtein M.V., Molekularna optika, M.-L., 1951
• Djerassi K., Optična rotacijska disperzija, trans. iz angleščine, M., 1962
• Terentyev A.P., Organska analiza, M., 1966

Fundacija Wikimedia.

• 2010.
• Specifična toplota

Električna prevodnost

Oglejte si, kaj je "specifična rotacija" v drugih slovarjih: Specifična rotacija - glej Rotacijska zmogljivost …

kemične spojine specifično vrtenje snovi - Kot, za katerega se zasuka polarizacijska ravnina optičnega sevanja določene valovne dolžine, ko prečka pot enotske dolžine v snovi. [GOST 23778 79] Teme optike, optični instrumenti

in meritve EN specifične rotacije... ... specifično vrtenje raztopine - Razmerje med kotom, za katerega se vrti ravnina polarizacije optičnega sevanja določene valovne dolžine, ko prečka pot enote dolžine v raztopini snovi, in koncentracijo te snovi. [GOST 23778 79] Teme: optika, optični ...

Priročnik za tehnične prevajalce Specifično kroženje nekaterih organskih snovi - Snov Topilo Specifična rotacija* Saharoza Voda +66,462 Glukoza Voda +52,70 ...

Kemijska referenčna knjiga relativno specifično vrtenje snovi - Razmerje med kotom, za katerega se vrti ravnina polarizacije optičnega sevanja določene valovne dolžine, ko prečka pot enote dolžine v raztopini snovi, in koncentracijo te snovi. [GOST 23778 79] Teme: optika, optični ...

- Razmerje med specifičnim vrtenjem snovi in ​​gostoto te snovi. [GOST 23778 79] Teme: optika, optični instrumenti in meritve EN relativna specifična rotacija snovi DE relativna spezifische Materialdrehung FR rotacija relativna spécifique… … Vrtenje polarizacijske ravnine

- transverzalno valovanje je fizikalni pojav, ki sestoji iz rotacije polarizacijskega vektorja linearno polariziranega transverzalnega vala okoli njegovega valovnega vektorja, ko val prehaja skozi anizotropni medij. Valovanje je lahko elektromagnetno,... ... Wikipedia ROTACIJA RAVNINE POLARIZACIJE Velika medicinska enciklopedija

SPECIFIČNA MAGNETNA ROTACIJA- enako kot (glej VERDE CONSTANT). Fizični enciklopedični slovar. M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni urednik A. M. Prohorov. 1983 ... Fizična enciklopedija

Rotacijska zmogljivost kemičnih spojin- Rotacijska sposobnost kemičnih spojin se nanaša na sposobnost, ki je lastna nekaterim od njih, da odklonijo ravnino polarizacije svetlobnega žarka od njegove prvotne smeri. Predpostavimo, da v žarku tako polarizirane svetlobe ... ... Enciklopedični slovar F. Brockhaus in I.A. Efron

saharoza- (kemijsko) ime iz besede saharoza, sinonima za trsni sladkor; sistematično uporabljen za označevanje ogljikovih hidratov s splošno formulo C12H22O11 samo v pričujoči Enc. sl. in v 1. zvezku op. Tollensa Handb. der Kohlenhydrate (Bresl... ... Enciklopedični slovar F.A. Brockhaus in I.A. Efron

Polarimetrična teorija

Optična aktivnost snovi je zelo občutljiva na spremembe v prostorski strukturi molekul in na medmolekulske interakcije.

Študij optične aktivnosti snovi

Z optičnimi polarimetri se določi količina vrtenja ravnine polarizacije svetlobe, ko ta prehaja skozi optično aktivne medije (trdne snovi ali raztopine).

Polarimetrija se pogosto uporablja v analizni kemiji za hitro merjenje koncentracije optično aktivnih snovi (glej Saharimetrija), za identifikacijo eteričnih olj in v drugih študijah.

• Velikost optične rotacije v raztopinah je odvisna od njihove koncentracije in specifičnih lastnosti optično aktivnih snovi.
• Merjenje rotacijske disperzije svetlobe (spektropolarimetrija, določanje kota rotacije pri spremembi valovne dolžine svetlobe omogoča preučevanje strukture snovi.

Glej tudi

Literatura

• Volkenshtein M.V., Molekularna optika, M.-L., 1951
• Djerassi K., Optična rotacijska disperzija, trans. iz angleščine, M., 1962
• Terentyev A.P., Organska analiza, M., 1966

Fundacija Wikimedia.

• 2010.
• Specifična toplota

Električna prevodnost

Oglejte si, kaj je "specifična rotacija" v drugih slovarjih:- glej Rotacijska zmogljivost kemičnih spojin ...

kemične spojine- Kot, za katerega se zasuka polarizacijska ravnina optičnega sevanja določene valovne dolžine, ko prečka pot enotske dolžine v snovi. [GOST 23778 79] Teme: optika, optični instrumenti in meritve EN specifične rotacije... ...

in meritve EN specifične rotacije... ... specifično vrtenje raztopine - Razmerje med kotom, za katerega se vrti ravnina polarizacije optičnega sevanja določene valovne dolžine, ko prečka pot enote dolžine v raztopini snovi, in koncentracijo te snovi. [GOST 23778 79] Teme: optika, optični ...

Priročnik za tehnične prevajalce Specifično kroženje nekaterih organskih snovi - Snov Topilo Specifična rotacija* Saharoza Voda +66,462 Glukoza Voda +52,70 ...

Kemijska referenčna knjiga relativno specifično vrtenje snovi - Razmerje med kotom, za katerega se vrti ravnina polarizacije optičnega sevanja določene valovne dolžine, ko prečka pot enote dolžine v raztopini snovi, in koncentracijo te snovi. [GOST 23778 79] Teme: optika, optični ...

- Razmerje med specifičnim vrtenjem snovi in ​​gostoto te snovi. [GOST 23778 79] Teme: optika, optični instrumenti in meritve EN relativna specifična rotacija snovi DE relativna spezifische Materialdrehung FR rotacija relativna spécifique… … Vrtenje polarizacijske ravnine

- transverzalno valovanje je fizikalni pojav, ki sestoji iz rotacije polarizacijskega vektorja linearno polariziranega transverzalnega vala okoli njegovega valovnega vektorja, ko val prehaja skozi anizotropni medij. Valovanje je lahko elektromagnetno,... ... Wikipedia ROTACIJA RAVNINE POLARIZACIJE Velika medicinska enciklopedija

SPECIFIČNA MAGNETNA ROTACIJA- enako kot (glej VERDE CONSTANT). Fizični enciklopedični slovar. M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni urednik A. M. Prokhorov. 1983 ... Fizična enciklopedija

Rotacijska zmogljivost kemičnih spojin- Rotacijska sposobnost kemičnih spojin se nanaša na sposobnost, ki je lastna nekaterim od njih, da odklonijo ravnino polarizacije svetlobnega žarka od njegove prvotne smeri. Predpostavimo, da v žarku tako polarizirane svetlobe ... ... Enciklopedični slovar F.A. Brockhaus in I.A. Efron

saharoza- (kemijsko) ime iz besede saharoza, sinonima za trsni sladkor; sistematično uporabljen za označevanje ogljikovih hidratov s splošno formulo C12H22O11 samo v pričujoči Enc. sl. in v 1. zvezku op. Tollensa Handb. der Kohlenhydrate (Bresl... ... Enciklopedični slovar F.A. Brockhaus in I.A. Efron