Определение оптического вращения и удельного вращения. Определение оптического вращения Формула расчета удельного вращения

(ПОЛЯРИМЕТРИЯ)

Оптическое вращение - это способность вещества вращать плоскость поляризации при прохождении через него поляризованного света.

В зависимости от природы оптически активного вещества вращение плоскости поляризации может иметь различное направление и величину. Если от наблюдателя, к которому направлен свет, проходящий через оптически активное вещество, плоскость поляризации вращается по часовой стрелке, то вещество называют правовращающим и перед его названием ставят знак "+", если же плоскость поляризации вращается против часовой стрелки, то вещество называют левовращающим и перед его названием ставят знак "-".

Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают греческой буквой a. Величина угла вращения зависит от природы оптически активного вещества, длины пути поляризованного света в оптически активной среде (чистом веществе или растворе) и длины волны света. Для растворов величина угла вращения зависит от природы растворителя и концентрации оптически активного вещества. Величина угла вращения прямо пропорциональна длине пути света в оптически активной среде, т.е. толщине слоя оптически активного вещества или его раствора. Влияние температуры в большинстве случаев незначительно.

Для сравнительной оценки способности различных веществ вращать плоскость поляризации света вычисляют величину удельного вращения [a]. Удельное вращение - это константа оптически активного вещества. Удельное вращение [a]определяют расчетным путем как угол поворота плоскости поляризации монохроматического света на пути длиной в 1 дм в среде, содержащей оптически активное вещество, при условном приведении концентрации этого вещества к значению, равному 1 г/мл.

Если нет специальных указаний, определение оптического вращения проводят при температуре 20 о С и при длине волны линии D спектра натрия (589,3 нм). Соответствующую величину удельного вращения обозначают [a] D 20 . Иногда для измерения исользуют зеленую линию спектра ртути с длиной волны 546,1 нм.

При определении [a] в растворах оптически активного вещества необходимо иметь в виду, что найденная величина может зависеть от природы растворителя и концентрации оптически активного вещества. Замена растворителя может привести к изменению [a] не только по величине, но и по знаку. Поэтому, приводя величину удельного вращения, необходимо указывать растворитель и выбранную для измерения концентрацию раствора.

Величину удельного вращения рассчитывают по одной из следующих формул.

Для веществ, находящихся в растворе (1):

где a- измеренный угол вращения в градусах; l - толщина слоя в дециметрах; с - концентрация раствора, выраженная в граммах вещества на 100 мл раствора.

Для жидких веществ (2):

где a- измеренный угол вращения в градусах; l - толщина слоя в дециметрах; r- плотность жидкого вещества в граммах на 1 мл.

Удельное вращение определяют либо в пересчете на сухое вещество, либо из высушенной навески, о чем в частных статьях должно быть соответствующее указание.

Измерение величины угла вращения проводят либо для оценки чистоты оптически активного вещества, либо для определения его концентрации в растворе. Для оценки чистоты вещества по уравнению (1) или (2) рассчитывают величину его удельного вращения [a]. Концентрацию оптически активного вещества в растворе

находят по формуле (3):

Поскольку величина [a] постоянна только в определенном интервале концентраций, возможность использования формулы (3) ограничивается этим интервалом.

Измерение угла вращения проводят на поляриметре, позволяющем определить величину угла вращения с точностью +/- 0,02 град.

Предназначенные для измерения угла вращения растворы или жидкие вещества должны быть прозрачными. При измерении прежде всего следует установить нулевую точку прибора или определить величину поправки с трубкой, заполненной чистым растворителем (при работе с растворами) или с пустой трубкой (при работе с жидкими веществами). После установки прибора на нулевую точку или определения величины поправки проводят основное измерение, которое повторяют не менее 3 раз.

Для получения величины угла вращения a показания прибора, полученные при измерениях, алгебраически суMrируют с ранее найденной величиной поправки.

Многие вещества обладают свойством отклонять плоскость поляризациии при прохождении через них прямолинейно поляризованного света; это свойство называют оптической активностью. Измерение оптической активности используется в фармакопейных целях главным образом для установления подлинности вещества.

Оно может также применяться как испытание на чистоту (отсутствие оптически неактивных посторонних веществ) и как метод количественного опреде- .ления.

Оптическое вращение

Оптическое вращение - это угол, на который отклоняется плоскость поляризации при прохождении поляризованного света через слой жидкости. Вещества считаются правовращающими или левовращающими в зависимости от того, вращается ли плоскость поляризации по часовой стрелке или против нее, что устанавливается наблюдением в направлении источника света. Вращение вправо обозначается (+), а вращение влево (-).

В Международной фармакопее оптическое вращение (а) выражается в угловых градусах. В системе единиц СИ угол оптического вращения выражается в радианах (рад).

Оптическое вращение измеряют в слое жидкости подходящей толщины при длине волны, указанной в статье. Если указана D-линия спектра натрия, следует использовать линию спектра натрия с длиной волны 589,3 нм (средняя величина для дублета при 589,0 нм и 589,6 нм). Часто также используют зеленую линию спектра ртути с длиной волны 546,1 нм. Если указана длина волны, лежащая в ультрафиолетовой области, необходимо применять фотоэлектрический поляриметр.

Измерение оптического вращения следует проводить при температуре, указанной в статье, обычно при 20-25 °С. Некоторые вещества имеют большой температурный коэффициент. поэтому необходимо особо проследить за тем, чтобы были соблюдены указанные температурные условия.

Удельное оптическое вращение (удельное вращение)

Удельное оптическое вращение жидкого вещества - это угол вращения, измеренный, как указано в статье, вычисленный в пересчете на слой толщиной 100 мм и разделенный на относительную плотность (удельную массу), измеренную при температуре, при которой определено вращение.

Удельное оптическое вращение твердого вещества - это угол вращения, измеренный, как указано в статье, и вычисленный в пересчете на слой толщиной 100 мм раствора, содержащего 1 г вещества в 1 мл.

10 000а 10 000а

Удельное вращение =

““ наблюдаемое вращение, / - длина наблюдаемого слоя оягтп’ппо 7исло праймов вещества, содержащееся в 100 мл веш?™ ^ относительная плотность и р - число граммов Щ а, содержащееся в 100 г раствора.

В Международна Ф«Р-^ щение выражается как ^ указываются растворитель,

на волны. Для ™еР^"Х В(™ У 0бщие указания, касаю- если это не вода, и концен Р ~L и приведенные выше для щиеся ДЛИН вол" " Те“ак^е Относятся к измерению удель-

ГоГГ„™есв„Г™™„„я. в

м2-рад/моль.

^Оптическое вращение измеряют при помощи периметра.

Нулевая точка вещестГГпри Наполненной опре-

деленньщ5^растворителем Поляриметр

Обычно фармакопейным целям уд ппго"и обеспечиваю-

потребоваться поляриметр с точностью измериия До 0^1 вращения утла и обеспечивают ту же в

продажеРприборыДобычно

ИГс^Тующесо НСТРЧ.

НИКфотоэлектрические поляриметры: если статья предписыва-

ГолТуГ’фот^ точность не менее 0,01 .

Измерение оптического Вращения

тичгс^ого°в^а^ения следует ^ч^ть^римденныТни^ общие

УКао“и”еские элементы прибора дол^ы ^шь„безукориз-

Г„~рД““й волны 546,1 нм. для ноляри-

метров, имеющих другую конструкцию, в качестве фильтров можно использовать кюветы, содержащие соответственна окрашенные жидкости. u

Степень точности и воспроизводимости наблюдений должна быть такой, чтобы разность между повторными изменениями или между наблюдаемой и истинной величиной вращения (последняя устанавливается калибровкой шкалы по ляр.иметра с подходящими стандартами) не превышала Ч

РещесВтваа’ ПРИВЄДЄНН0Г0 В Статье дл* вращения испытуемою

Трубки поляриметра следует заполнять таким образом чтобы в них не образовывались и не оставались пузырьки воздуха, которые мешают прохождению луча света Влияние пузырьков уменьшается, если использовав трубку у КОТо рои с одного конца расширено отверстие. Однгшо по/напол нении трубок с одинаковым отверстием тякну ° ,Р ЗПОЛ" ро- и микрозрубки, следует

предосторожности. соответствующие меры

Закрывая трубки, имеющие съемные оконпа г nnn „ ками и колпачками, последние следует затягивать лишь аД" столько, насколько это нужно чтобГжт! шь На‘

валась между оконцем и самой трубкої и^ ”Є Просачи- ние на оконце может вызвать Избыточное давле-

помехам при измерении При ппП?!РМаЦИЮ’ ЧТ° пРив°Дит к щения веществ с Низким Р пределении оптического вра-

освобождать колпачки и затягиваю мінова™ желательно довательными Отсчетами ПРИ СНЯТИИ леса между после- вратцения, а также при нс ■ Ятии воказании оптического НО устанавливаїот различия eR°roJa4Ke" Таыш о6Разом обы,-

формацией ОТ ОКОТцГ П^те ""”Х- 0бУ“ОВЛеННЫХ де-

ЩУ^подстройку ДЛЯ устранения шмех°ИЗВОДЯТ соответствУЮ-

потери при высушивании0 водыРштиДеНЫ НОрмы в отн°шении ля, требования, касающиеся ппти СОДеРжания растворите- «ого вращения, относятся к вьш-,4”0 Вращения и удель- не содержащему раствопителя вушенномУ> безводному или Результатов Пр« «ведении

воды или растворителя и потепи Ь В° внимание содержание ленные методом, указанным в сїатьТ ВЫсушнвании- опреде.

ПЫ пепЄСТВО’ ВЗВеШНВа10Т подходя-

Прибавляют растворитель в.^ТІ"сеТеТжГ^мїїки,

КдаиТли “утаротации." Во время опыта поддерживают тре-

6yeKTBemSPny(SSSer собой жидкость, доводят его температуру!6если необходимо, до требуемой и переносят

снимают не"менее 6 показаний наблюдаемого вращения їри требуемой температуре. Берут ’ £!

гя растворителем и проводят равное число измерении. Если ЧЕЕоГ^йЪ-: Нулевая1 „ГрГаТр^Г-

вычитают из знак или прибавляют, если

S™ иммт противоположный знак; таким образом получают

скорректированную величину наблюдаемого оптического вра-

«и используется фотоэлектрический поляриметр, В за- висимотти Г™Упа прибора снимают меньшее число пока- заний.

Теория поляриметрии

Оптическая активность веществ очень чувствительна к изменениям пространственной структуры молекул и к межмолекулярному взаимодействию.

Исследование оптической активности веществ

С помощью оптических поляриметров определяют величину вращения плоскости поляризации света при прохождении его через оптически-активные среды (твёрдые вещества или растворы).

Поляриметрия широко применяется в аналитической химии для быстрого измерения концентрации оптически-активных веществ (см. Сахариметрия), для идентификации эфирных масел и в других исследованиях.

• Величина оптического вращения в растворах зависит от их концентрации и специфических свойств оптически-активных веществ.
• Измерение вращательной дисперсии света (спектрополяриметрия, определение угла вращения при изменении длины волны света позволяет изучать строение веществ.

См. также

Литература

• Волькенштейн М. В., Молекулярная оптика, М.-Л., 1951
• Джерасси К., Дисперсия оптического вращения, пер. с англ., М., 1962
• Терентьев А. П., Органический анализ, М., 1966

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Удельная теплоемкость
• Удельная электропроводность

Смотреть что такое "Удельное вращение" в других словарях:

Удельное вращение - см. Вращательная способность химических соединений …

удельное вращение вещества - Угол, на который поворачивается плоскость поляризации оптического излучения определенной длины волны при прохождении им пути единичной длины в веществе. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN specific rotation of… …

удельное вращение раствора - Отношение угла, на который поворачивается плоскость поляризации оптического излучения определенной длины волны при прохождении им пути единичной длины в растворе вещества, к концентрации этого вещества. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические … Справочник технического переводчика

Удельное вращение некоторых органических веществ - Вещество Растворитель Удельное вращение* Сахароза Вода +66,462 Глюкоза Вода +52,70 … Химический справочник

относительное удельное вращение вещества - Отношение удельного вращения вещества к плотности этого вещества. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN relative specific rotation of substance DE relative spezifische Materialdrehung FR rotation relative spécifique… … Справочник технического переводчика

Вращение плоскости поляризации - поперечной волны физическое явление, заключающееся в повороте поляризационного вектора линейно поляризованной поперечной волны вокруг её волнового вектора при прохождении волны через анизотропную среду. Волна может быть электромагнитной,… … Википедия

ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ - ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ, изменение направления (плоскости) колебаний лучей поляризованного света (см. Поляризация оптическая). Этим свойством обладают: 1. Все прозрачные тела, если их поместить в магнитном поле (магнитное В. п. п.). Для… … Большая медицинская энциклопедия

УДЕЛЬНОЕ МАГНИТНОЕ ВРАЩЕНИЕ - то же, что (см. ВЕРДЕ ПОСТОЯННАЯ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

Вращательная способность химических соединений - Под именем вращательной способности химических соединений подразумевается способность, присущая некоторым из них, отклонять плоскость поляризации светового луча от ее первоначального направления. Допустим, что в луче такого поляризованного света… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Сахарозы - (хим.) название, произведенное от слова сахароза, синонима тростникового сахара; систематически употреблено для обозначения углеводов общей формулы С12Н22О11 только в настоящем Энц. сл. и в 1 м томе соч. Толленса Handb. der Kohlenhydrate (Бресл.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Для оптически активных веществ определяют величину вращения плоскости поляризации. Оптическое вращение - способность вещества отклонять плоскость поляризации при прохождении через него плоскополяризованного света. В зависимости от природы вещества вращение плоскости поляризации может иметь различные направление и величину. Различают правовращающие вещества (условно обозначают d или +) и левовращающие вещества (условно обозначаются I или -). Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают а. Величина угла зависит от природы оптически активного вещества, толщины слоя вещества, температуры и длины волны света. Величина угла вращения прямо пропорциональна толщине слоя. Для сравнительной оценки способности различных веществ вращать плоскость поляризации вычисляют так называемое удельное вращение.

Удельным вращением называют вращение плоскости поляризации, вызванное слоем вещества толщиной 1 дм при пересчете на содержание 1 г вещества в 1 мл объема. Для жидких веществ удельное вращение определяют по формуле:

Для растворов веществ:

где аlpha - измеренный угол вращения в градусах; l - толщина слоя жидкости, дм; с - концентрация раствора, выраженная в граммах на 100 мл раствора; d - плотность жидкости.

Величина удельного вращения зависит также от природы растворителя и концентрации раствора. При замене растворителя может изменяться не только величина угла вращения, но и его направление. Во многих случаях удельное вращение постоянно лишь в определенном интервале концентраций. В интервале концентраций, при которых удельное вращение постоянно, можно по углу вращения рассчитать концентрацию вещества в растворе:

Ряд оптически активных веществ в растворе изменяет угол вращения до определяемой постоянной величины. Это объясняется наличием в растворе смеси стереоизомерных форм, имеющих различные значения угла вращения. Только через некоторое время устанавливается в растворе равновесие между различными оптическими изомерами. Особенно часто с этим явлением приходится встречаться при анализе сахаров. Свойство растворов в течение некоторого времени изменять величину угла вращения называется мутаротацией.

Определение угла вращения плоскости поляризации проводят в приборах, называемых поляриметрами. Правила пользования данной моделью поляриметра изложены в инструкции к прибору. Определение, как правило, проводят для D - линии натрия при 20 С.

Общий заключается в следующем. Луч от источника света направляется через желтый светофильтр в призму-поляризатор. Проходя через призму Николя, луч света поляризуется, колебания его совершаются только в одной плоскости. Плоскополяризованный свет пропускают через кювету с раствором оптически активного вещества. При этом отклонение плоскости поляризации света определяют с помощью второй, вращающейся, призмы Николя (анализатора), которая жестко связана с градуированной шкалой. Наблюдаемое через окуляр значительное поле, разделенное на две или три части различной яркости, следует сделать равномерно освещенным, поворачивая анализатор. Величину поворота считывают со шкалы. Для проверки нулевой точки прибора проводят аналогичные измерения без исследуемого раствора. Направление плоскости поляризации, как правило, устанавливают направлением поворота анализатора. Конструкция отечественных поляриметров такова, что если для получения однородного освещенного поля зрения приходится повернуть анализатор вправо, т. е. по часовой стрелке, то исследуемое вещество было правовращающим, что обозначается знаком + (плюс) или d. При повороте анализатора против часовой стрелки получаем левое вращение, обозначаемое знаком - (минус) или I.

В других приборах точное направление вращения определяют при помощи повторного измерения, которое проводят либо с половинной толщиной слоя жидкости либо с половинной концентрацией. Если при этом получают угол вращения а/2 или а/2+900, то можно считать, что вещество является правовращающим. Если новый угол вращения равен 90 - а/2 или 180 -а/2, то вещество обладает левым вращением. Удельное вращение не очень сильно зависит от температуры, однако для точных измерений термостатирование кюветы необходимо. При данных по оптическому вращению необходимо указывать применяемый растворитель и концентрацию вещества в растворе, например [а]о = 27,3 в воде (С=0,15 г/мл).

Поляриметрические определения применяют как для установления количественного содержания оптически активных веществ в растворах, так и для проверки их чистоты.