關于(自動旋光儀)旋光度的簡介
關于(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(物質旋光度是一常數,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,能引起旋光現象,使偏振光的平面向左或向右旋轉(按順時針方向轉動稱為右旋,用“+”表示;按逆時針方向轉動稱為左旋,用“-”表示)。
物體具備旋光性的條件
物體具有旋光性,其結構不能具有空間反演不變的性質。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致的旋光性稱為內旋光,內旋光分為左旋光和右旋光性,但如果一種物體內部同時具有左右旋光或物體分子本身結構具有相反的手性,則物體不表現旋光性。由于物體內部同時具有左右旋光的分子而不表現旋光性稱為外消旋性,而分子本身結構具有相反的手性而不表現旋光性稱為內消旋性。
旋光度的測定
旋光儀是用來測定光學活性物質旋光能力大小和方向的儀器。光學活性物質可以旋轉偏振光平面,其大小和方向除了與該物質結構有關外,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。一般單色光源用鈉光燈,波長為589nm,以D表示。規定以每毫升溶液所含溶質的克數作為質量濃度的單位。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)。光活性物質為液體時,則以密度ρ(g/ml)代替c,即若以100ml溶液含溶質的克數,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,在數據后的括號內,注明其質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系.如果兩種光傳播速度不同,就會產生附加的維相差,導致偏正光旋轉。
旋光性和晶體雙折射的類比
雙折射晶體可以將偏振光變為橢圓偏正光,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:由于雙折射效應旋轉90度等價于θ取負號,因此在平均的意義下,公式中θ的幾函數為零,只剩下實數部分,是一個轉動矩陣,正好和旋光性類似
影響旋光度的因素
(1)溶劑的影響
旋光物質的旋光度主要取決于物質本身的結構。另外,還與光線透過物質的厚度,測量時所用光的波長和溫度有關。如果被測物質是溶液,影響因素還包括物質的濃度,溶劑也有一定的影響。因此旋光物質的旋光度,在不同的條件下,測定結果通常不一樣。
(2)溫度的影響
溫度升高會使旋光管膨脹而長度加長,從而導致待測液體的密度降低。另外,溫度變化還會使待測物質分子間發生締合或離解,使旋光度發生改變。不同物質的溫度系數不同,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,常將旋光物質的旋光度與濃度視為成正比,因為將比旋光度作為常數。而旋光度和溶液濃度之間并不是嚴格地呈線性關系,因此嚴格講比旋光度并非常數,旋光度與旋光管的長度成正比。旋光管通常有10cm、20cm、22cm三種規格。經常使用的有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,降低讀數的相對誤差,需用20cm或22cm長度的旋光管。
關于旋光儀的維護
(1)旋光儀應放在通風干燥和溫度適宜的地方,以免受潮發霉。
(2)旋光儀連續使用時間不宜超過4小時。如果使用時間較長,中間應關熄10~15分鐘,待鈉光燈冷卻后再繼續使用,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,應用柔軟絨布揩擦。
(4)旋光儀停用時,應將塑料套套上。裝箱時,應按固定位置放入箱內并壓緊之。
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