За оптически активните вещества се определя големината на въртене на равнината на поляризация. Оптично въртене - способността на веществото да отклонява равнината на поляризация, когато равнинно поляризирана светлина преминава през него. В зависимост от природата на веществото въртенето на поляризационната равнина може да има различни посоки и величини. Има дясновъртящи вещества (условно обозначени с d или +) и левовъртящи вещества (условно обозначени с I или -). Степента на отклонение на равнината на поляризация от първоначалното положение, изразена в ъглови градуси, се нарича ъгъл на завъртане и се обозначава като a. Големината на ъгъла зависи от природата на оптиката активно вещество, дебелина на слоя вещество, температура и дължина на вълната на светлината. Ъгълът на въртене е право пропорционален на дебелината на слоя. За сравнителна оценка на способността различни веществазавъртете равнината на поляризация изчислете така нареченото специфично въртене.
Специфично въртене е въртенето на равнината на поляризация, причинено от слой вещество с дебелина 1 dm, когато се преобразува в съдържанието на 1 g вещество в 1 ml обем. За течните вещества специфичното въртене се определя по формулата:
За разтвори на вещества:
където алфа е измереният ъгъл на завъртане в градуси; l е дебелината на течния слой, dm; c е концентрацията на разтвора, изразена в грамове на 100 ml разтвор; d е плътността на течността.
Стойността на специфичното въртене също зависи от природата на разтворителя и концентрацията на разтвора. При смяна на разтворителя може да се промени не само стойността на ъгъла на въртене, но и посоката му. В много случаи специфичното въртене е постоянно само в определен диапазон на концентрация. В диапазона от концентрации, при които специфичното въртене е постоянно, е възможно да се изчисли концентрацията на вещество в разтвор от ъгъла на въртене:
Редица оптически активни вещества в разтвор променят ъгъла на въртене до определен постоянна стойност. Това се обяснява с наличието в разтвора на смес от стереоизомерни форми с различни ъгли на въртене. Само след известно време се установява равновесие в разтвора между различните оптични изомери. Това явление е особено често срещано при анализа на захарите. Свойството на разтворите за известно време да променят стойността на ъгъла на въртене се нарича мутаротация.
Определянето на ъгъла на завъртане на равнината на поляризация се извършва в устройства, наречени поляриметри. Правилата за използване на този модел поляриметър са посочени в инструкциите за устройството. Определянето, като правило, се извършва за D - линията на натрия при 20 ° С.
Общият е следният. Лъчът от светлинния източник се насочва през жълт светлинен филтър в поляризираща призма. Преминавайки през призмата на Никол, светлинният лъч се поляризира, неговите вибрации се извършват само в една равнина. Плоскополяризираната светлина преминава през кювета с разтвор на оптично активно вещество. В този случай отклонението на равнината на поляризация на светлината се определя с помощта на втора въртяща се призма на Никол (анализатор), която е твърдо свързана с градуирана скала. Значително поле, наблюдавано през окуляра, разделено на две или три части с различна яркост, трябва да се направи равномерно осветено чрез завъртане на анализатора. Количеството на въртене се отчита от скалата. За да се провери нулевата точка на устройството, подобни измервания се извършват без тестовия разтвор. Посоката на равнината на поляризация обикновено се задава от посоката на въртене на анализатора. Дизайнът на домашните поляриметри е такъв, че ако, за да получите равномерно осветено зрително поле, трябва да завъртите анализатора надясно, т.е. по посока на часовниковата стрелка, тогава изследваното вещество е дясновъртящо, което се обозначава със знака + (плюс) или d. При завъртане на анализатора обратно на часовниковата стрелка получаваме ляво въртене, обозначено със знака - (минус) или I.
При други инструменти точната посока на въртене се определя чрез многократно измерване, което се извършва или с половината от дебелината на течния слой, или с половината от концентрацията. Ако в този случай се получи ъгъл на въртене a / 2 или a / 2 + 900, тогава можем да приемем, че веществото е дясновъртящо. Ако новият ъгъл на въртене е 90 - a/2 или 180 - a / 2, то веществото има ляво въртене. Специфичното въртене не зависи много от температурата, но контролът на температурата на кюветата е необходим за точни измервания. При данни за оптично въртене е необходимо да се посочи използвания разтворител и концентрацията на веществото в разтвора, например [a]o \u003d 27,3 във вода (C \u003d 0,15 g / ml).
Поляриметричните определяния се използват както за установяване на количественото съдържание на оптически активни вещества в разтворите, така и за проверка на тяхната чистота.
Специфичното въртене на равнината на поляризация от оптично активно вещество се определя като ъгъл на въртене на единица дебелина на полупрозрачния материал:
Ако ъгълът на завъртане се измерва в ъглови градуси и дебелината на слоя л- в mm, тогава единицата за специфична ротация ще бъде [deg/mm].
Съответно, специфичното въртене на оптично активна течност (не разтвор) с плътност c [g / cm 3] се определя от израза
Тъй като оптичната активност на течностите е много по-малка от оптичната активност твърди вещества, а дебелината на слоя течност се измерва в дециметри, тогава специфичното въртене на течностите има размерността [deg·cm-3 /(dm·g)].
Специфичното въртене на разтвор на оптично активно вещество в оптически неактивен разтворител с концентрация СЪС(g / 100 ml) разтвор се определя по формулата
IN органична химиякато вид специфична ротация се използва и стойността на моларната ротация.
Определяне на концентрацията на разтворени оптически активни вещества от резултатите от измерване на ъгъла на завъртане 6 [deg] за дадена дебелина на слоя л[dm] за дадена дължина на вълната [nm] се извлича от уравнението на Biot (1831):
Законът на Био почти винаги се изпълнява в областта на ниски концентрации, докато при високи концентрации се наблюдават значителни отклонения.
Смущаващи фактори при поляриметрични измервания
При всяко пречупване и отражение от повърхност, която не е перпендикулярна на посоката на светлината, има промяна в състоянието на поляризация на падащата светлина. От това следва, че всякакъв вид мътност и мехурчета в тестваното вещество, поради многото повърхности, силно намаляват поляризацията и чувствителността на измерването може да намалее под приемливо ниво. Същото важи и за мръсотия и драскотини по прозорците на клетките и защитни очилаизточник на светлина.
Термичните и механичните напрежения в защитните стъкла и прозорците на клетката водят до двойно пречупване и следователно до елиптична поляризация, която се наслагва върху резултата от измерването под формата на видимо въртене. Тъй като тези явления в повечето случаи са неконтролируеми и не са постоянни във времето, трябва да се внимава да не се появят механични напрежения в оптичните елементи.
Силната зависимост на оптичната активност от дължината на вълната (ротационна дисперсия), която например за захарозата е 0,3%/nm в областта на видимата светлина, налага използването на изключително тесни спектрални ленти в поляриметрията, което обикновено се изисква само в интерферометрия. Поляриметрията е един от най-чувствителните оптични методи за измерване (съотношението на прага на чувствителност към обхвата на измерване е 1/10000), следователно само строго монохроматична светлина, т.е. изолирани линии от спектъра, могат да се използват за пълноценна поляриметрия измервания. Горелките с високо налягане, които осигуряват висок интензитет на светлината, са неподходящи за поляриметрия поради разширяването на спектралните линии с промени в налягането и увеличения дял на фона на непрекъснато излъчване в този случай. Използването на по-широки спектрални ленти е възможно само за инструменти, които осигуряват компенсация на ротационната дисперсия, като инструменти с компенсация с помощта на кварцов клин (кварцов клин захариметър) и инструменти с компенсация чрез ефекта на Фарадей. При инструменти с кварцов клин възможностите за компенсация за измерване на захарозата са ограничени. С компенсацията на Фарадей, ротационната дисперсия може да бъде подложена на различни изисквания чрез подходящ избор на материал; обаче не е възможно да се постигне универсалност на използваните методи.
При измерване с ограничена спектрална честотна лента в близост до абсорбционните ленти на поглъщане, под влияние на абсорбцията, възниква изместване на ефективния център на тежестта на разпределението на дължините на вълните, което изкривява резултатите от измерването, което означава, че при изследване на абсорбиращи вещества е необходимо за работа със строго монохроматично излъчване.
Когато контролирате бързо течащи непрекъснати потоци от разтвори, елиптичната поляризация, възникваща поради двойното пречупване на светлината от потока, може да влоши чувствителността на методите за поляриметрично измерване и да доведе до груби грешки. Тези трудности могат да бъдат елиминирани само чрез внимателно оформяне на потока, например чрез осигуряване на ламинарен паралелен поток в кюветите и намаляване на неговата скорост. поляризация светлина въртене оптичен
(ПОЛЯРИМЕТРИЯ)
оптично въртенее способността на веществото да върти равнината на поляризация, когато поляризирана светлина преминава през нея.
В зависимост от природата на оптично активното вещество въртенето на поляризационната равнина може да има различна посока и големина. Ако поляризационната равнина се върти по посока на часовниковата стрелка от наблюдателя, към който е насочена светлината, преминаваща през оптично активното вещество, тогава веществото се нарича дясновъртящо и пред името му се поставя знак "+", но ако поляризационната равнина се върти обратно на часовниковата стрелка, тогава веществото се нарича ляво и преди името му се поставя знакът "-".
Степента на отклонение на равнината на поляризация от първоначалната позиция, изразена в ъглови градуси, се нарича ъгъл на въртене и се обозначава гръцка букваа. Стойността на ъгъла на въртене зависи от природата на оптично активното вещество, дължината на пътя на поляризираната светлина в оптично активна среда (чисто вещество или разтвор) и дължината на вълната на светлината. При разтворите ъгълът на въртене зависи от природата на разтворителя и концентрацията на оптично активното вещество. Ъгълът на завъртане е право пропорционален на дължината на пътя на светлината в оптически активна среда, т.е. дебелината на слоя от оптично активното вещество или неговия разтвор. Влиянието на температурата в повечето случаи е незначително.
За сравнителна оценка на способността на различни вещества да въртят равнината на поляризация на светлината се изчислява стойността на специфичното въртене [a]. Специфичното въртене е константа на оптично активно вещество. Специфичното въртене [a] се изчислява чрез изчисление като ъгъл на въртене на равнината на поляризация на монохроматична светлина по път с дължина 1 dm в среда, съдържаща оптично активно вещество, като концентрацията на това вещество условно се намалява до стойност, равна на 1 g/ml.
Освен ако не е посочено друго, определянето на оптичното въртене се извършва при температура 20°С и при дължина на вълната на D линията на натриевия спектър (589.3 nm). Съответната стойност на специфичното въртене се означава с [a] D 20 . Понякога за измерване се използва зелената линия на живачния спектър с дължина на вълната 546,1 nm.
При определяне на [a] в разтвори на оптично активно вещество трябва да се има предвид, че намерената стойност може да зависи от естеството на разтворителя и концентрацията на оптично активното вещество. Промяната на разтворителя може да доведе до промяна в [a] не само по големина, но и по знак. Следователно, когато се дава стойността на специфичното въртене, е необходимо да се посочи разтворителят и концентрацията на разтвора, избран за измерване.
Конкретната стойност на въртене се изчислява с помощта на една от следните формули.
За вещества в разтвор (1):
където a е измереният ъгъл на завъртане в градуси; l е дебелината на слоя в дециметри; c е концентрацията на разтвора, изразена в грамове от веществото на 100 ml от разтвора.
За течни вещества (2):
където a е измереният ъгъл на завъртане в градуси; l е дебелината на слоя в дециметри; r-плътност течно веществов грамове на 1 ml.
Специфичната ротация се определя или по отношение на сухо вещество, или от изсушена проба, която трябва да бъде посочена в частни статии.
Измерването на ъгъла на въртене се извършва или за оценка на чистотата на оптично активното вещество, или за определяне на концентрацията му в разтвор. За да се оцени чистотата на дадено вещество съгласно уравнение (1) или (2), се изчислява стойността на неговото специфично въртене [a]. Концентрацията на оптично активно вещество в разтвор
се намират по формула (3):
Тъй като стойността на [a] е постоянна само в определен диапазон от концентрации, възможността за използване на формула (3) е ограничена до този диапазон.
Измерването на ъгъла на въртене се извършва на поляриметър, който ви позволява да определите стойността на ъгъла на въртене с точност от +/- 0,02 градуса.
Разтворите или течните вещества, предназначени за измерване на ъгъла на въртене, трябва да бъдат прозрачни. При измерване първо трябва да зададете нулевата точка на устройството или да определите корекционната стойност с епруветка, пълна с чист разтворител (при работа с разтвори) или с празна епруветка (при работа с течни вещества). След настройване на уреда на нулева точка или определяне на стойността на корекцията се извършва основното измерване, което се повтаря най-малко 3 пъти.
За да се получи стойността на ъгъла на въртене a, показанията на инструмента, получени по време на измерванията, се сумират алгебрично с предварително намерената корекционна стойност.
МИНИСТЕРСТВО НА ЗДРАВЕОПАЗВАНЕТО НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ
ОБЩО ФАРМАКОПЕННО РАЗРЕШЕНИЕ
ПоляриметрияOFS.1.2.1.0018.15
Вместо GFXII, част 1, OFS 42-0041-07
Оптичното въртене е свойството на веществото да върти равнината на поляризация, когато поляризираната светлина преминава през нея.
В зависимост от природата на оптично активното вещество въртенето на поляризационната равнина може да има различна посока и големина. Ако поляризационната равнина се върти по посока на часовниковата стрелка от наблюдателя, към който е насочена светлината, преминаваща през оптично активното вещество, тогава веществото се нарича дясновъртящо и пред името му се поставя знак (+); ако равнината на поляризация се върти обратно на часовниковата стрелка, тогава веществото се нарича ляво и пред името му се поставя знак (-).
Степента на отклонение на равнината на поляризация от първоначалното положение, изразена в ъглови градуси, се нарича ъгъл на завъртане и се обозначава с гръцката буква α. Стойността на ъгъла на въртене зависи от природата на оптично активното вещество, дължината на пътя на поляризираната светлина в оптично активна среда (чисто вещество или разтвор) и дължината на вълната на светлината. При разтворите ъгълът на въртене зависи от природата на разтворителя и концентрацията на оптично активното вещество. Стойността на ъгъла на въртене е право пропорционална на дължината на пътя на светлината, т.е. дебелината на слоя от оптично активно вещество или неговия разтвор. Влиянието на температурата в повечето случаи е незначително.
За сравнителна оценка на способността на различни вещества да въртят равнината на поляризация на светлината се изчислява стойността на специфичното въртене [α].
Специфичното оптично въртене е ъгълът на въртене α на равнината на поляризация на монохроматична светлина при линейна дължина на вълната дспектър на натрий (589,3 nm), изразен в градуси, измерен при температура 20 °C, изчислен за дебелина на слоя на изпитваното вещество от 1 dm и намален до концентрация на веществото, равна на 1 g/ml. Изразява се в градуси милилитри на дециметър грам [(º) ∙ ml ∙ dm -1 ∙ g -1].
Понякога за измерване се използва зелената линия на живачния спектър с дължина на вълната 546,1 nm.
При определяне на [α] в разтвори на оптично активно вещество трябва да се има предвид, че намерената стойност може да зависи от природата на разтворителя и концентрацията на оптично активното вещество.
Промяната на разтворителя може да доведе до промяна в [α] не само по големина, но и по знак. Следователно, когато се дава стойността на специфичното въртене, е необходимо да се посочи разтворителят и концентрацията на разтвора, избран за измерване.
Специфичната ротация се определя в сухо вещество или от изсушена проба, което трябва да бъде посочено в монографията.
Измерването на ъгъла на въртене се извършва на поляриметър, което позволява да се определи стойността на ъгъла на въртене с точност ± 0,02 ºС при температура (20 ± 0,5) ºС. Измерванията на оптичното въртене могат да се извършват и при други температури, но в такива случаи във фармакопейната монография трябва да се посочи методът за отчитане на температурата. Скалата обикновено се проверява с помощта на сертифицирани кварцови пластини. Линейността на скалата може да се провери с разтвори на захароза.
Оптичното въртене на разтворите трябва да се измери в рамките на 30 минути след приготвянето им; разтворите или течните вещества трябва да бъдат прозрачни. При измерване първо трябва да зададете нулевата точка на устройството или да определите корекционната стойност с епруветка, пълна с чист разтворител (когато работите с разтвори), или с празна епруветка (когато работите с течни вещества). След настройване на уреда на нулева точка или определяне на стойността на корекцията се извършва основното измерване, което се повтаря най-малко 3 пъти.
За да се получи стойността на ъгъла на завъртане α, показанията на инструмента, получени по време на измерванията, се сумират алгебрично с предварително намерената корекционна стойност.
Стойността на специфичното завъртане [α] се изчислява по една от следните формули.
За вещества в разтвор:
л– дебелина на слоя, dm;
° Се концентрацията на разтвора, g от веществото на 100 ml от разтвора.
За течни вещества:
където α е измереният ъгъл на завъртане, градуси;
л– дебелина на слоя, dm;
ρ е плътността на течното вещество, g/ml.
Измерването на ъгъла на въртене се извършва, за да се оцени чистотата на оптично активното вещество или да се определи неговата концентрация в разтвора. За да се оцени чистотата на дадено вещество съгласно уравнение (1) или (2), се изчислява стойността на неговото специфично въртене [α]. Концентрацията на оптично активно вещество в разтвор се намира по формулата:
Тъй като стойността на [α] е постоянна само в определен диапазон от концентрации, възможността за използване на формула (3) е ограничена до този диапазон.
Теория на поляриметрията
Оптичната активност на веществата е много чувствителна към промените в пространствената структура на молекулите и към междумолекулните взаимодействия.
Изследване на оптичната активност на веществата
С помощта на оптични поляриметри се определя количеството на въртене на равнината на поляризация на светлината, когато тя преминава през оптично активна среда ( твърди веществаили решения).
Поляриметрията се използва широко в аналитичната химия за бързо измерване на концентрацията на оптически активни вещества (виж Захариметрия), за идентифициране на етерични масла и в други изследвания.
- Стойността на оптичното въртене в разтворите зависи от тяхната концентрация и специфичните свойства на оптично активните вещества.
- Измерването на ротационната дисперсия на светлината (спектропаляриметрия, определяне на ъгъла на въртене с промяна на дължината на вълната на светлината) позволява да се изследва структурата на веществата.
Вижте също
Литература
- Volkenstein M. V., Молекулярна оптика, M.-L., 1951
- Джераси К., Дисперсия на оптичното въртене, прев. от английски, М., 1962
- Терентиев А.П., Органичен анализ, М., 1966
Фондация Уикимедия. 2010 г.
- Специфична топлина
- Електропроводимост
Вижте какво е "Специфична ротация" в други речници:
Специфична ротация- виж ротационен капацитет химични съединения …
специфично въртене на материята- Ъгълът, под който се завърта равнината на поляризация на оптичното лъчение с определена дължина на вълната, когато преминава път с единица дължина в вещество. [GOST 23778 79] Теми оптика, оптични инструменти и измервания EN специфично въртене на… …
специфично въртене на разтвора- Съотношението на ъгъла, под който равнината на поляризация на оптичното излъчване с определена дължина на вълната се върти, когато преминава път с единица дължина в разтвор на вещество, към концентрацията на това вещество. [GOST 23778 79] Теми оптика, оптични ... Наръчник за технически преводач
Специфично въртене на някои органични вещества- Вещество Разтворител Специфична ротация* Захароза Вода +66,462 Глюкоза Вода +52,70 … Химическа справка
относително специфично въртене на материята- Съотношението на специфичното въртене на веществото към плътността на това вещество. [GOST 23778 79] Теми оптика, оптични инструменти и измервания EN относително специфично въртене на веществото DE относително spezifische Materialdrehung FR въртене относително spécifique… … Наръчник за технически преводач
Въртене на равнината на поляризация- срязваща вълна физическо явление, което се състои във въртенето на поляризационния вектор на линейно поляризирана напречна вълна около нейния вълнов вектор, когато вълната преминава през анизотропна среда. Вълната може да бъде електромагнитна, ... ... Wikipedia
ВЪРТЕНЕ НА ПОЛЯРИЗАЦИОННАТА РАВНИНА- ВЪРТЕНЕ НА РАВНИНАТА НА ПОЛЯРИЗАЦИЯТА, промяна на посоката (равнината) на трептенията на лъчите на поляризирана светлина (виж Оптична поляризация). Това свойство притежават: 1. Всички прозрачни тела, ако са поставени в магнитно поле (магнитни В. п. п.). За… … Голяма медицинска енциклопедия
СПЕЦИФИЧНА МАГНИТНА РОТАЦИЯ- същото като (виж VERDE CONSTANT). Физически енциклопедичен речник. М.: Съветска енциклопедия. Главен редактор А. М. Прохоров. 1983... Физическа енциклопедия
Ротационната способност на химичните съединения- Името на ротационната способност на химичните съединения означава способността, присъща на някои от тях, да отклоняват равнината на поляризация светлинен лъчот първоначалната си посока. Да предположим, че в лъч от такава поляризирана светлина ... ... енциклопедичен речникЕ. Brockhaus и I.A. Ефрон
захароза- (химическо) наименование, получено от думата захароза, синоним на тръстикова захар; систематично се използва за обозначаване на въглехидрати обща формулаС12Н22О11 само в настоящите Enz. сл. и в 1 том Op. Tollens Handb. der Kohlenhydrate (Bresl. ... ... Енциклопедичен речник F.A. Brockhaus и I.A. Ефрон
