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测定比旋光度

2020.7.13

有些有机化合物,特别是很多的天然有机化合物,在分子结构上呈现为螺旋形。这样的构成能使偏振光的振动平面旋转一定的角度α,其中使偏光振动向左旋转的为左旋性物质,使偏光振动向右旋转的为右旋性物质。

角度α就是相对应得旋光度。旋光度的大小和样品管的长度(即溶液厚度)成正比。在一定的范围内与溶液的浓度大约为正比关系。此外,旋光度还和溶剂、温度、波长等因素有密切的关系。

所以有必要使用一个标准,以便于比较光学活性化合物的旋光度大小,这个标准就是比旋光度,用于考察单位浓度,单位溶液厚度下的旋光度。

比旋光度是旋光物质重要的物理常数之一,经常用它来表示旋光化合物的旋光性。通过测定旋光度,可以检验旋光性物质的纯度并测定它的含量。测定旋光度的基本结构及其测量原理如下图。

20101189610.jpg

光线从光源经过起偏镜,再经过盛有旋光性物质的旋光管时,由于物质具有旋光性,使得产生的偏振光不能通过第二个棱镜,必须旋转检偏镜才能通过。检偏镜转动角度由标尺盘上移动的角度表示,此读数即为该物质在此浓度时的旋光度α。

旋光度α除了与样品本身的性质有关以外,还与样品溶液的浓度、溶剂、光线穿过的旋光管的长度、温度及光线的波长有关。一般情况下,温度对旋光度测量值影响不大,通常不必使样品置于恒温器中。因此常用比旋光度[α]λt来表示各物质的旋光性。在一定的波长和温度下比旋光度[α]λt可以用下列关系式表示:

纯液体的比旋光度= [α]λt=α/(d·l)
溶液的比旋光度= [α]λt=100·α/(c·l)

α:标尺盘转动的角度读数(即旋光度),用旋光仪测定;
λ:光源的光波长;
d:纯液体的密度(单位:g/cm3);
l: 旋光管的长度(单位:dm);
c:溶液的浓度(100mL 溶液中所含样品的质量,g);
t: 测量时的温度(℃)。

操作:

1. 溶液样品的配制:
在分析天平上精确称取0.1至0.5g 纯样品,溶解,置于25mL的容量瓶中定容,溶剂常选水、乙醇、氯仿等。溶液配好后必须透明无固体颗粒,否则须经干滤纸过滤。当用纯液体直接测量其旋光度时,若旋光角度太大,则可用较短的样品管。

2. 样品的装入:
将样品管的一头用玻盖和铜帽封上,然后将管竖起,开口向上,将配制好的溶液或纯液体样品注入到样品管中,并使溶液因表面张力而形成的凸液面中心高出管顶,再将样品管上的玻盖盖好,不能带入气泡,然后盖上铜帽,使之不漏水。
注意:在玻盖与玻管之间是直接接触,而在铜帽与玻盖之间,需放置橡皮垫圈。铜帽与玻盖之间不可拧得太紧,只要不流出液体即可。如果旋得太紧,玻盖产生扭力,使样品管内有空隙,影响旋光。

3. 旋光仪零点的校正
在测定样品之前,先校正旋光仪的零点。将样品管洗干净,装上蒸馏水,使液面凸出管口,盖好盖子。将样品管擦干,放入旋光仪内,罩上盖子;然后开启钠光灯,再调节仪器的目镜的焦点,使视场内三部分的明暗相间,分界线清晰(如图2.30 所示),记下其读数。

4. 旋光度的测定
测定之前样品管必须用待测液洗2~3 次,以免有其它物质影响。依上法将样品装入旋光管测定旋光度,这时所得的读数与零点之间的差值即为该物质的旋光度。记下此时样品管的长度及溶液的温度,然后按公式计算其比旋光度。

5. 实验结束后,洗净旋光管,装满蒸馏水。

注意:
1.一般旋光仪的刻度盘的最小刻度为0.25°,加上游标,可读至0.01°。
2.在测定零点(或旋光化合物的旋光度)时,必须重复操作至少五次,取其平均值。若零点相差较大,应重新校正。


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