Що таке питоме обертання речовини. Питоме обертання. Дослідження оптичної активності речовин

(Поляриметрії)

оптичне обертання - це здатність речовини обертати площину поляризації при проходженні через нього поляризованого світла.

Залежно від природи оптично активної речовини обертання площини поляризації може мати різне спрямування і величину. Якщо від спостерігача, до якого спрямований світло, що проходить через оптично активну речовину, площину поляризації обертається за годинниковою стрілкою, то речовина називають правовращающим і перед його назвою ставлять знак "+", якщо ж площина поляризації обертається проти годинникової стрілки, то речовина називають левовращающего і перед його назвою ставлять знак "-".

Величину відхилення площини поляризації від початкового положення, виражену в кутових градусах, називають кутом обертання і позначають грецькою буквою a. Величина кута обертання залежить від природи оптично активної речовини, довжини шляху поляризованого світла в оптично активному середовищі (чистому речовині або розчині) і довжини хвилі світла. Для розчинів величина кута обертання залежить від природи розчинника і концентрації оптично активної речовини. Величина кута обертання прямо пропорційна довжині шляху світла в оптично активному середовищі, тобто товщині шару оптично активної речовини або його розчину. Вплив температури в більшості випадків незначно.

Для порівняльної оцінки здатності різних речовин обертати площину поляризації світла обчислюють величину питомої обертання [a]. Питоме обертання - це константа оптично активної речовини. Питоме обертання [a] визначають розрахунковим шляхом як кут повороту площини поляризації монохроматичного світла на шляху довжиною в 1 дм в середовищі, що містить оптично активна речовина, при умовному приведення концентрації цієї речовини до значення, рівного 1 г / мл.

Якщо немає спеціальних вказівок, визначення оптичного обертання проводять при температурі 20 о С і при довжині хвилі лінії D спектра натрію (589,3 нм). Відповідну величину питомої обертання позначають [a] D 20. Іноді для вимірювання исользуются зелену лінію спектра ртуті з довжиною хвилі 546,1 нм.

При визначенні [a] в розчинах оптично активної речовини необхідно мати на увазі, що знайдена величина може залежати від природи розчинника і концентрації оптично активної речовини. Заміна розчинника може привести до зміни [a] не тільки за величиною, а й за знаком. Тому, приводячи величину питомого обертання, необхідно вказувати розчинник і обрану для вимірювання концентрацію розчину.

Величину питомого обертання розраховують за однією з наступних формул.

Для речовин, що знаходяться в розчині (1):

де a- виміряний кут обертання в градусах; l - товщина шару в дециметрах; с - концентрація розчину, виражена в грамах речовини на 100 мл розчину.

Для рідких речовин (2):

де a- виміряний кут обертання в градусах; l - товщина шару в дециметрах; r- щільність рідкої речовини в грамах на 1 мл.

Питоме обертання визначають або в перерахунку на суху речовину, або з висушеної навішування, про що в приватних статтях повинно бути відповідна вказівка.

Вимірювання величини кута обертання проводять або для оцінки чистоти оптично активної речовини, або для визначення його концентрації в розчині. Для оцінки чистоти речовини за рівнянням (1) або (2) розраховують величину його питомої обертання [a]. Концентрацію оптично активної речовини в розчині

знаходять за формулою (3):

Оскільки величина [a] постійна тільки в певному інтервалі концентрацій, можливість використання формули (3) обмежується цим інтервалом.

Вимірювання кута обертання проводять на поляриметрії, що дозволяє визначити величину кута обертання з точністю +/- 0,02 град.

Призначені для вимірювання кута обертання розчини або рідкі речовини повинні бути прозорими. При вимірі перш за все слід встановити нульову точку приладу або визначити величину поправки з трубкою, заповненою чистим розчинником (при роботі з розчинами) або з порожньою трубкою (при роботі з рідкими речовинами). Після установки приладу на нульову точку або визначення величини поправки проводять основне вимір, яке повторюють не менше 3 разів.

Для отримання величини кута обертання a показання приладу, отримані при вимірах, алгебраїчно суMrіруют з раніше знайденою величиною поправки.

Конфігурація цієї речовини може бути скорельована з конфігураціями винної кислоти і далі з гліцериновим альдегідом.

Обертання площини поляризації

Явище обертання площини поляризації світлової хвилі на деякий кут при проходженні світла крізь кристалічні тіла і деякі ізотропні рідини, називається обертанням площини поляризації або оптичною активністю.

Якщо речовина не знаходиться в зовнішньому магнітному полі, то оптична активність буде природною.

Природна оптична активність була відкрита в 1811 р Д. Араго на пластинках кварцу, які вирізані перпендикулярно оптичним осях.

Нехай погляд спостерігача спрямований назустріч падаючому променю. Обертання називають правим (позитивним), якщо площина поляризації повертається вправо (за годинниковою стрілкою) для спостерігача, і лівим (від'ємним), якщо вона повертається вліво.

У природі існує два типи кристалів кварцу, які є дзеркальним відображенням один одного. Перші звертають площину поляризації вправо, інші - вліво і відповідними називаються право- і левовращающий кварцом. Кут обертання площини поляризації пропорційний товщині шару оптично активної речовини:

Малюнок 2.

де $ l $ - довжина шляху променя в оптично активному середовищі; $ Α $ - коефіцієнт пропорційності, який називають обертальної здатністю, або питомою обертанням. Він залежить від природи речовини, температури і довжини хвилі.

Питоме обертання дорівнює величині кута, на який повертається площина поляризації монохроматичного світла при проходженні шару завтовшки $ l $.

Далеко від смуг поглинання світло речовини залежність від задовольняє закон Біо :.

Малюнок 3.

Для оптично активних рідин і розчинів Ж. Біо встановив, що кут повороту площини поляризації прямо пропорційний товщині шару $ l $ і концентрації $ C $ оптично активної речовини, тобто,

Малюнок 4.

де $ [α] $ - коефіцієнт пропорційності, який називається питомим обертанням розчину. Коефіцієнт залежить від природи оптично активної речовини і розчинника, температури і довжини хвилі світла.

Властивості оптичної активності розчинів дозволяють визначити їх концентрації. Прилади, за допомогою яких проводять такі вимірювання, називаються поляриметром. Оскільки для розчину цукру питоме обертання значне, то поляриметри набули широкого застосування в цукрометрії.

Теорію обертання площини поляризації оптично активними речовинами розробив А. Френель. Він вважав, що це явище обумовлено особливим видом подвійного заломлення променів, при якому швидкість поширення світла в активному середовищі різна для променів, що мають праву і ліву кругові поляризації. Знак кута повороту площини поляризації визначається співвідношенням між швидкостями поширення променів правої циркуляційної поляризації і лівої циркуляційної поляризації. Для оптично активне середовище буде позитивним, а для буде негативним.

На вході в оптично активна речовина лінійно поляризований монохроматичне світло розкладається на дві хвилі тієї ж частоти, але поляризовані по колу у взаємно протилежних напрямках:

Малюнок 5.

Вектори і цих хвиль симетричні відносно площини $ p - p $ коливань падаючого світла.

При виході з оптично активного середовища з товщиною шару $ l $ електричний вектор правоціркуляційноі хвилі буде повернутий на більший кут, ніж для лівоціркуляційноі хвилі. В результаті площину, щодо якої електричні вектори цих хвиль розміщені симетрично, буде повернута вправо на кут відносно площини поляризації падаючої хвилі.

Кути повороту електричного вектора правої і лівої хвиль залежать від часу поширення хвилі $ t $ і довжини їх шляху в оптично активному середовищі.

У 1845 р М. Фарадей виявив, що при поширенні лінійно поляризованого світла в оптично активних речовинах в напрямку магнітного поля, То відбувається поворот площини поляризації на деякий кут. Якщо спостерігач дивиться в напрямку магнітного поля, то поворот направо вважається позитивним, зліва - негативним.

Використання обертання площини поляризації

Величину питомого обертання визначають для підтвердження чистоти і тотожності оптично активної речовини. Оскільки питоме обертання залежить від концентрації і природи розчинника, умови його визначення наводяться у відповідних монографіях на лікарські засоби.

В інтервалі концентрацій, при яких питоме обертання - постійна величина, за допомогою кута обертання можна розрахувати концентрацію речовини в розчині:

зауваження 1

Таким чином, можна зробити висновок про те, що поляриметрия, як метод аналізу використовується в як в якісному, так і в кількісному фармацевтичному аналізі.

Визначення ступеня чистоти глюкози і аскорбінової кислоти

Визначення по величинам питомої оптичного обертання ґрунтується на вимірюванні кута повороту $ (α) $ розчинів глюкози і аскорбінової кислоти і розрахунку питомої оптичного обертання. Для 10% водного розчину глюкози величина питомої оптичного обертання становить від + 51,3 ° до + 53,0 °; для 20% розчину аскорбінок кислоти від + 22 ° до + 24 °.

Отримані значення порівнюють з табличними даними і роблять висновки про відповідність досліджуваних речовин стандартам якості.

Ідентифікація право- і левовращающий камфори

Дане визначення грунтується на вимірюванні кута обертання площини поляризації спиртових розчинів камфори. Камфора, отримана з камфорного дерева - право обертається, з масла ялиці - лівообертаюча, синтетична камфора - оптично неактивна речовина. Питомий оптичне обертання 10% розчину камфори в 95% спирті для правої обертається камфори становить від + 41 ° до + 44 °, для ліво обертається від -39 ° до -44 °.

Заповнюють поляриметричні трубку рідиною або розчином з відомою концентрацією твердої речовини, повторюють вищенаведені операції і визначають кут обертання за шкалою приладу. Визначення кута обертання повторюють не менше 5 разів і розраховують його середнє значення. Кут обертання є алгебраїчною різницею між отриманими значенням і нульовою точкою. Вимірюють кут обертання приготованих розчинів з право- і ліво обертається камфорой і роблять висновки про ідентифікацію досліджуваного речовини.

Питоме обертання площини поляризації оптично активною речовиною визначається як кут обертання, віднесений до одиниці товщини просвічує матеріалу:

Якщо кут обертання вимірюється в кутових градусах, а товщина шару l - в мм, то розмірність питомої обертання складе [град / мм].

Відповідно питоме обертання оптично активної рідини (не розчиниться) з щільністю з [г / см 3] визначається виразом

Так як оптична активність рідин набагато менше оптичної активності твердих тіл, а товщина шару рідини вимірюється в дециметрах, то питоме обертання рідин має розмірність [град · см-3 / (дм · г)].

Питоме обертання розчину оптично активної речовини в оптично неактивному розчиннику з концентрацією З (Г / 100 мл) розчину визначається за формулою

В органічної хімії як різновид питомої обертання використовується також величина молярного обертання.

Визначення концентрації розчинених оптично активних речовин за результатами вимірювання кута обертання б [град] при даній товщині шару l [Дм] для певної довжини хвилі [нм] проводиться за рівнянням Біо (1831 г.):

Закон Біо практично завжди виконується в області низьких концентрацій, в той час як при високих концентраціях мають місце суттєві відхилення

Заважають чинники при поляриметричних вимірах

При кожному переломленні і відображенні від поверхні, не перпендикулярній напряму світла, відбувається зміна стану поляризації падаючого світла. З цього випливає, що будь-який вид каламутності і бульбашок в досліджуваній речовині внаслідок безлічі поверхонь сильно знижує поляризацію, і чутливість вимірювання може знизитися нижче допустимого рівня. Те ж саме відноситься до забруднень і подряпин на вікнах кювет і на захисних стеклах джерела світла.

Термічні та механічні напруги в захисних стеклах і вікнах кювет призводять до подвійного заломлення і, отже, до еліптичної поляризації, яка накладається на результат вимірювання у вигляді уявного повороту. Так як ці явища в більшості випадків неконтрольовані і не постійні в часі, слід ретельно стежити, щоб механічні напруги в оптичних елементах не з'явились.

Сильна залежність оптичної активності від довжини хвилі (обертальна дисперсія), яка, наприклад, для сахарози становить 0,3% / нм в області видимого світла, змушує використовувати в поляриметрії гранично вузькі смуги спектра, що зазвичай потрібно лише в интерферометрии. Поляриметрія є одним з найбільш чутливих оптичних методів вимірювання (відношення порога чутливості до діапазону вимірювання 1/10000), тому для повноцінних поляриметричних вимірювань можна використовувати лише строго монохроматичне світло, т. Е. Ізольовані лінії спектра. Пальники високого тиску, які забезпечують високу інтенсивність світла, непридатні для поляриметрії внаслідок розширення спектральних ліній при зміні тиску і підвищеної для цього випадку частки фону суцільного випромінювання. Застосування більш широких спектральних смуг можливо лише для приладів, в яких передбачена компенсація обертальної дисперсії, як, наприклад, в приладах з компенсацією за допомогою кварцового клину (Цукрометр з кварцовим клином) і приладах з компенсацією за ефектом Фарадея. У приладах з кварцовим клином можливості компенсації при вимірюванні сахарози обмежені. При компенсації за ефектом Фарадея шляхом відповідного вибору матеріалу обертальну дисперсію можна підпорядкувати різним вимогам; однак досягти універсальності використаних способів не вдається.

При вимірі з кінцевої шириною спектральної смуги поблизу смуг абсорбційного поглинання під дією абсорбції виникає зміщення ефективного центра ваги розподілу довжин хвиль, що спотворює результати вимірювання, з чого випливає, що при дослідженні абсорбуючих речовин потрібно працювати зі строго монохроматичним випромінюванням.

При контролі швидкоплинних безперервних потоків розчинів виникає внаслідок подвійного заломлення світла потоком еліптична поляризація може погіршити чутливість поляриметричних методів вимірювання і привести до грубих помилок. Ці труднощі можна усунути лише ретельно формуванням потоку, наприклад, забезпеченням ламинарного паралельного потоку в кюветах і зниженням його швидкості. поляризація світло обертання оптичний

теорія поляриметрії

Оптична активність речовин дуже чутлива до змін просторової структури молекул і до міжмолекулярної взаємодії.

Дослідження оптичної активності речовин

За допомогою оптичних поляриметрів визначають величину обертання площини поляризації світла при проходженні його через оптично-активні середовища ( тверді речовини або розчини).

Поляриметрія широко застосовується в аналітичній хімії для швидкого вимірювання концентрації оптично-активних речовин (див. Цукрометрія), для ідентифікації ефірних масел і в інших дослідженнях.

• Величина оптичного обертання в розчинах залежить від їх концентрації і специфічних властивостей оптично-активних речовин.
• Вимірювання обертальної дисперсії світла (спектрополяриметр, визначення кута обертання при зміні довжини хвилі світла дозволяє вивчати будову речовин.

Див. також

література

• Волькенштейн М. В., Молекулярна оптика, М.-Л., 1951
• Джерассі К., Дисперсія оптичного обертання, пер. з англ., М., 1962
• Терентьєв А. П., Органічний аналіз, М., 1966

Wikimedia Foundation. 2010 року.

• Питома теплоємність
• питома електропровідність

Дивитися що таке "Питоме обертання" в інших словниках:

питоме обертання - см. Обертальна здатність хімічних сполук …

питоме обертання речовини - Кут, на який повертається площина поляризації оптичного випромінювання певної довжини хвилі при проходженні їм шляху одиничної довжини в речовині. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптичні прилади і вимірювання EN specific rotation of ... ...

питоме обертання розчину - Ставлення кута, на який повертається площина поляризації оптичного випромінювання певної довжини хвилі при проходженні їм шляху одиничної довжини в розчині речовини, до концентрації цієї речовини. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптичні ... Довідник технічного перекладача

Питоме обертання деяких органічних речовин - Речовина Розчинник Питоме обертання * Сахароза Вода +66,462 Глюкоза Вода +52,70 ... хімічний довідник

відносне питоме обертання речовини - Ставлення питомої обертання речовини до щільності цієї речовини. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптичні прилади і вимірювання EN relative specific rotation of substance DE relative spezifische Materialdrehung FR rotation relative spécifique ... ... Довідник технічного перекладача

Обертання площини поляризації - поперечної хвилі фізичне явище, яке полягає в повороті поляризационного вектора лінійно поляризованої поперечної хвилі навколо її хвильового вектора при проходженні хвилі через анізотропну середу. Хвиля може бути електромагнітної, ... ... Вікіпедія

ОБЕРТАННЯ ПЛОЩИНІ ПОЛЯРИЗАЦІЇ - ОБЕРТАННЯ ПЛОЩИНІ ПОЛЯРИЗАЦІЇ, зміна напрямку (площині) коливань променів поляризованого світла (див. Поляризація оптична). Цією властивістю володіють: 1. Всі прозорі тіла, якщо їх помістити в магнітному полі (магнітне В. п. П.). Для ... ... Велика медична енциклопедія

ПИТОМИЙ Магнітне ОБЕРТАННЯ - те саме, що (див. ВЕРДЕ ПОСТІЙНА). Фізичний енциклопедичний словник. М .: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. Тисяча дев'ятсот вісімдесят три ... фізична енциклопедія

Обертальна здатність хімічних сполук - Під ім'ям обертальної здатності хімічних сполук мається на увазі здатність, притаманна деяким з них, відхиляти площину поляризації світлового променя від її первісного напрямку. Припустимо, що в промені такого поляризованого світла ... ... енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза і І.А. Ефрона

сахарози - (хім.) Назва, вироблене від слова сахароза, синоніма тростинного цукру; систематично вжито для позначення вуглеводів загальної формули С12Н22О11 тільки в сьогоденні ЕНЦ. сл. і в 1 м томі соч. Толленса Handb. der Kohlenhydrate (Бреслая. ... ... Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза і І.А. Ефрона

теорія поляриметрії

Оптична активність речовин дуже чутлива до змін просторової структури молекул і до міжмолекулярної взаємодії.

Дослідження оптичної активності речовин

За допомогою оптичних поляриметрів визначають величину обертання площини поляризації світла при проходженні його через оптично-активні середовища (тверді речовини або розчини).

Поляриметрія широко застосовується в аналітичній хімії для швидкого вимірювання концентрації оптично-активних речовин (див. Цукрометрія), для ідентифікації ефірних масел і в інших дослідженнях.

• Величина оптичного обертання в розчинах залежить від їх концентрації і специфічних властивостей оптично-активних речовин.
• Вимірювання обертальної дисперсії світла (спектрополяриметр, визначення кута обертання при зміні довжини хвилі світла дозволяє вивчати будову речовин.

Див. також

література

• Волькенштейн М. В., Молекулярна оптика, М.-Л., 1951
• Джерассі К., Дисперсія оптичного обертання, пер. з англ., М., 1962
• Терентьєв А. П., Органічний аналіз, М., 1966

Wikimedia Foundation. 2010 року.

• Питома теплоємність
• питома електропровідність

Дивитися що таке "Питоме обертання" в інших словниках:

питоме обертання - см. Обертальна здатність хімічних сполук ...

питоме обертання речовини - Кут, на який повертається площина поляризації оптичного випромінювання певної довжини хвилі при проходженні їм шляху одиничної довжини в речовині. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптичні прилади і вимірювання EN specific rotation of ... ...

питоме обертання розчину - Ставлення кута, на який повертається площина поляризації оптичного випромінювання певної довжини хвилі при проходженні їм шляху одиничної довжини в розчині речовини, до концентрації цієї речовини. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптичні ... Довідник технічного перекладача

Питоме обертання деяких органічних речовин - Речовина Розчинник Питоме обертання * Сахароза Вода +66,462 Глюкоза Вода +52,70 ... хімічний довідник

відносне питоме обертання речовини - Ставлення питомої обертання речовини до щільності цієї речовини. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптичні прилади і вимірювання EN relative specific rotation of substance DE relative spezifische Materialdrehung FR rotation relative spécifique ... ... Довідник технічного перекладача

Обертання площини поляризації - поперечної хвилі фізичне явище, яке полягає в повороті поляризационного вектора лінійно поляризованої поперечної хвилі навколо її хвильового вектора при проходженні хвилі через анізотропну середу. Хвиля може бути електромагнітної, ... ... Вікіпедія

ОБЕРТАННЯ ПЛОЩИНІ ПОЛЯРИЗАЦІЇ - ОБЕРТАННЯ ПЛОЩИНІ ПОЛЯРИЗАЦІЇ, зміна напрямку (площині) коливань променів поляризованого світла (див. Поляризація оптична). Цією властивістю володіють: 1. Всі прозорі тіла, якщо їх помістити в магнітному полі (магнітне В. п. П.). Для ... ... Велика медична енциклопедія

ПИТОМИЙ Магнітне ОБЕРТАННЯ - те саме, що (див. ВЕРДЕ ПОСТІЙНА). Фізичний енциклопедичний словник. М .: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. Тисяча дев'ятсот вісімдесят три ... фізична енциклопедія

Обертальна здатність хімічних сполук - Під ім'ям обертальної здатності хімічних сполук мається на увазі здатність, притаманна деяким з них, відхиляти площину поляризації світлового променя від її первісного напрямку. Припустимо, що в промені такого поляризованого світла ... ... Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза і І.А. Ефрона

сахарози - (хім.) Назва, вироблене від слова сахароза, синоніма тростинного цукру; систематично вжито для позначення вуглеводів загальної формули С12Н22О11 тільки в сьогоденні ЕНЦ. сл. і в 1 м томі соч. Толленса Handb. der Kohlenhydrate (Бреслая. ... ... Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза і І.А. Ефрона