旋光性溶液濃度的測量(用旋光儀測溶液的旋光率和濃度)
1.用旋光儀測溶液的旋光率和濃度
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用旋光儀測旋光性溶液的旋光率和濃度
【實驗目的】1.觀察線偏振光通過旋光物質(zhì)的旋光現(xiàn)象2.了解旋光儀的結(jié)構(gòu)原理3.學習用旋光儀測旋光性溶液的旋光率和濃度【實驗原理】線偏振光通過某些物質(zhì)后，偏振光的振動面將旋轉(zhuǎn)一定的角度?，這種現(xiàn)象稱為旋光現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)的角度?稱為旋轉(zhuǎn)角或旋光度，能夠使線偏振光振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，稱為旋光物質(zhì)。面向光源，如果旋光物質(zhì)使偏振光的振動面沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，稱為左旋物質(zhì)。反之，若使偏振光的振動面沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，稱為右旋物質(zhì)。實驗表明振動面旋轉(zhuǎn)的角度?與其所通過旋光物質(zhì)的厚度成正比。1.對固體，旋光度?為：?=αL(1)式中L為旋光物質(zhì)通光方向的厚度，單位為mm；α為光線通過通過1mm厚固體時振動面旋轉(zhuǎn)的角度，稱為該物質(zhì)的旋光率。2.對溶液或液體，旋光度?不僅與光線在液體中通過的距離L有關，還與其濃度成正比。即
?=α·C·L
(2)
式中α是該溶液的旋光率，它在數(shù)值上等于偏振光通過單位長度（1分米）、單位濃度（每毫升溶液中含有1克溶質(zhì)）的溶液后引起振動面旋轉(zhuǎn)的角度。3.同一旋光物質(zhì)對不同波長的光有不同的旋光率，在一定的溫度下，它的旋光率與入射光波長λ的平方成反比，即隨波長的減少而迅速增大，這現(xiàn)象稱為旋光色散。考慮到這一情況，通常采用鈉黃光的D線（λ=589.3鈉米）來測定旋光率。若已知待測旋光性溶液的濃度C和液體層厚度L，則測出旋光度?就
2.測定液體旋光度時,應注意哪些問題
旋光儀是用來測定光學活性物質(zhì)旋光能力大小和方向的儀器。光學活性物質(zhì)可以旋轉(zhuǎn)偏振光平面，其大小和方向除了與該物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(guī)定以每毫升溶液所含溶質(zhì)的克數(shù)作為質(zhì)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(zhì)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(zhì)為液體時，則以密度ρ（g/ml）代替c，即若以100ml溶液含溶質(zhì)的克數(shù)，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(shù)據(jù)后的括號內(nèi)，注明其質(zhì)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(chǎn)生附加的維相差，導致偏正光旋轉(zhuǎn).
旋光性和晶體雙折射的類比
雙折射晶體可以將偏振光變?yōu)闄E圓偏振光，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(jié)果破壞空間反演不變性。
3.4. 旋光儀的正確使用要注意什么
1.裝上溶液后的樣品管內(nèi)不能有氣泡產(chǎn)生，樣品管要密封好，不要發(fā)生漏液現(xiàn)象；
2.樣品管洗滌及裝液時要保管好玻璃片和橡皮墊圈，防止摔碎或丟失；
3.配制蔗糖溶液時要注意使蔗糖固體全部溶解，并充分混均溶液；
4.測定α∞時，要注意被測樣品在50~60℃條件恒溫50min后（但不能超過60℃，否則有副反應發(fā)生），移到超級恒溫器中再恒溫20min;
5.必須對旋光儀調(diào)零校正，若調(diào)不到零，需要進行數(shù)據(jù)校正。
蔗糖是從甘蔗內(nèi)提取的一種純有機化合物，也是和生活關系最密切的一個天然碳水化合物，它是由D-（-)-果糖和D-（+)-葡萄糖通過半縮酮和半縮醛的羥基相結(jié)合而生成的。蔗糖經(jīng)酸性水解后，產(chǎn)生一分子D-葡萄糖和一分子D-果糖
該反應是一個三級反應，在純水中此反應的速率極慢，通常需要在H+離子催化作用下進行。由于反應時水是大量存在的，盡管有部分參與了反應，仍可近似地認為整個反應過程中水的濃度是恒定的；而且H+是催化劑，其濃度也保持不變。因此蔗糖反應可看作為假一級反應.因為蔗糖及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物都具有旋光性，而且它們的旋光能力不同，故可以利用體系在反應進程中旋光度變化來度量反應進程。
4.旋光度法測葡萄糖濃度實驗的注意事項
1.對觀察者來說，偏振光的振動平面若是順時針旋轉(zhuǎn)，則為右旋（+），這樣測得的+α，也可以代表α ±（n*180）°的所有值。如讀數(shù)為+38°，實際上還可以是218°、398°、-142°等角度。因此，在測定未知物的旋光度時，至少要做一次改變濃度或者液層厚度的測定。如觀察值為+38°，在稀釋五倍后，所得讀數(shù)為+7.6°，則此未知物的旋光度α應該為+7.6°*5=+38°。
2.儀器應放在空氣流通和溫度適宜的地方，并不宜低放，以免光學零部件、偏振片與受潮發(fā)霉及性能衰退。
3. 試管使用后，應及時用水或蒸餾水沖洗干凈，揩干藏好。
4. 鏡片不能用不潔或硬質(zhì)布、紙去揩，以免鏡片表面產(chǎn)生道子等。
5. 儀器不用時，應將儀器放入箱內(nèi)或用塑料罩罩上，以防灰塵侵入。
6. 儀器、鈉光燈管、試管等裝箱時，應按規(guī)定位置放置，以免壓碎。
7. 不懂裝校方法，切勿隨便拆動，以免由于不懂校正方法而無法裝校好。
