Za optički aktivne tvari određuje se veličina zakreta ravnine polarizacije. Optička rotacija - sposobnost tvari da skrene ravninu polarizacije kada kroz nju prolazi ravno polarizirana svjetlost. Ovisno o prirodi tvari, rotacija polarizacijske ravnine može imati različite smjerove i veličine. Postoje desnokretne tvari (uvjetno označene s d ili +) i lijevokretne tvari (uvjetno označene s I ili -). Količina odstupanja ravnine polarizacije od početnog položaja, izražena u kutnim stupnjevima, naziva se kut rotacije i označava se kao a. Veličina kuta ovisi o prirodi optičkog djelatna tvar, debljina sloja tvari, temperatura i valna duljina svjetlosti. Kut rotacije izravno je proporcionalan debljini sloja. Za usporednu ocjenu sposobnosti razne tvari rotirati ravninu polarizacije izračunati tzv.specifičnu rotaciju.
Specifična rotacija je rotacija ravnine polarizacije uzrokovana slojem tvari debljine 1 dm kada se preračuna na sadržaj 1 g tvari u 1 ml volumena. Za tekuće tvari specifična rotacija određena je formulom:
Za otopine tvari:
gdje je alfa izmjereni kut rotacije u stupnjevima; l je debljina sloja tekućine, dm; c je koncentracija otopine, izražena u gramima na 100 ml otopine; d je gustoća tekućine.
Vrijednost specifične rotacije također ovisi o prirodi otapala i koncentraciji otopine. Pri promjeni otapala može se promijeniti ne samo vrijednost kuta rotacije, već i njegov smjer. U mnogim je slučajevima specifična rotacija konstantna samo u određenom koncentracijskom području. U području koncentracija pri kojima je specifična rotacija konstantna, moguće je izračunati koncentraciju tvari u otopini iz kuta rotacije:
Niz optički aktivnih tvari u otopini mijenja kut rotacije na određeni konstantna vrijednost. To se objašnjava prisutnošću u otopini mješavine stereoizomernih oblika s različitim kutovima rotacije. Tek nakon nekog vremena uspostavlja se ravnoteža u otopini između različitih optičkih izomera. Ova pojava je posebno česta u analizi šećera. Svojstvo otopina da neko vrijeme mijenjaju vrijednost kuta rotacije naziva se mutarotacija.
Određivanje kuta zakreta ravnine polarizacije provodi se u uređajima koji se nazivaju polarimetri. Pravila za korištenje ovog modela polarimetra navedena su u uputama za uređaj. Određivanje se u pravilu provodi za D - liniju natrija pri 20 C.
General je sljedeći. Zraka izvora svjetlosti usmjerava se kroz žuti svjetlosni filter u polarizacijsku prizmu. Prolazeći kroz Nicolovu prizmu, snop svjetlosti je polariziran, njegove vibracije se ostvaruju samo u jednoj ravnini. Ravno polarizirana svjetlost prolazi kroz kivetu s otopinom optički aktivne tvari. U ovom slučaju, odstupanje ravnine polarizacije svjetlosti određuje se pomoću druge, rotirajuće, Nicolove prizme (analizatora), koja je kruto povezana s graduiranom ljestvicom. Značajno polje promatrano kroz okular, podijeljeno na dva ili tri dijela različite svjetline, treba ravnomjerno osvijetliti okretanjem analizatora. Količina rotacije očitava se sa skale. Za provjeru nulte točke uređaja, slična mjerenja se provode bez ispitne otopine. Smjer ravnine polarizacije obično se postavlja smjerom rotacije analizatora. Dizajn domaćih polarimetara je takav da ako, da biste dobili ravnomjerno osvijetljeno vidno polje, morate okrenuti analizator udesno, tj. u smjeru kazaljke na satu, tada je tvar koja se proučava bila dekstrorotatorna, što je označeno znakom + (plus) ili d. Okretanjem analizatora u smjeru suprotnom od kazaljke na satu dobivamo lijevu rotaciju, označenu znakom - (minus) ili I.
Kod drugih instrumenata točan smjer rotacije određuje se ponovljenim mjerenjem, koje se provodi ili s polovicom debljine sloja tekućine ili s polovicom koncentracije. Ako se u ovom slučaju dobije kut rotacije a / 2 ili a / 2 + 900, tada možemo pretpostaviti da je tvar desnorotirajuća. Ako je novi kut rotacije 90 - a/2 ili 180 - a / 2, tada tvar ima lijevu rotaciju. Specifična rotacija ne ovisi previše o temperaturi, međutim, kontrola temperature kivete je neophodna za točna mjerenja. Uz podatke o optičkoj rotaciji potrebno je navesti korišteno otapalo i koncentraciju tvari u otopini, na primjer [a]o \u003d 27,3 u vodi (C \u003d 0,15 g / ml).
Polarimetrijska određivanja koriste se kako za određivanje kvantitativnog sadržaja optički aktivnih tvari u otopinama tako i za provjeru njihove čistoće.
Specifična rotacija ravnine polarizacije optički aktivne tvari definirana je kao kut rotacije po jedinici debljine prozirnog materijala:
Ako se kut rotacije mjeri u kutnim stupnjevima i debljini sloja l- u mm, tada će jedinica specifične rotacije biti [deg/mm].
Prema tome, specifična rotacija optički aktivne tekućine (ne otopine) gustoće c [g / cm 3] određena je izrazom
Budući da je optička aktivnost tekućina mnogo manja od optičke aktivnosti čvrste tvari, a debljina sloja tekućine se mjeri u decimetrima, tada specifična rotacija tekućina ima dimenziju [deg·cm-3 /(dm·g)].
Specifična rotacija otopine optički aktivne tvari u optički neaktivnom otapalu s koncentracijom S(g / 100 ml) otopine određuje se formulom
U organska kemija kao vrsta specifične rotacije koristi se i vrijednost molarne rotacije.
Određivanje koncentracije otopljenih optički aktivnih tvari iz rezultata mjerenja kuta rotacije 6° za zadanu debljinu sloja. l[dm] za danu valnu duljinu [nm] izvedeno je iz Biotove jednadžbe (1831.):
Biotov zakon je gotovo uvijek ispunjen u području niskih koncentracija, dok se značajna odstupanja javljaju pri visokim koncentracijama.
Interferirajući čimbenici u polarimetrijskim mjerenjima
Svakim lomom i refleksijom od površine koja nije okomita na smjer svjetlosti dolazi do promjene stanja polarizacije upadne svjetlosti. Iz toga proizlazi da svaka vrsta zamućenja i mjehurića u ispitivanoj tvari, zbog mnoštva površina, uvelike smanjuje polarizaciju, a osjetljivost mjerenja može pasti ispod prihvatljive razine. Isto vrijedi i za prljavštinu i ogrebotine na prozorima ćelija i zaštitne naočale izvor svjetlosti.
Toplinska i mehanička naprezanja u zaštitnim staklima i prozorima ćelija dovode do dvostrukog loma i, posljedično, do eliptične polarizacije, koja se superponira na rezultat mjerenja u obliku prividne rotacije. Budući da se ti fenomeni u većini slučajeva ne mogu kontrolirati i nisu konstantni tijekom vremena, potrebno je paziti da se u optičkim elementima ne pojave mehanička naprezanja.
Jaka ovisnost optičke aktivnosti o valnoj duljini (rotacijska disperzija), koja npr. za saharozu iznosi 0,3%/nm u području vidljive svjetlosti, prisiljava na korištenje izrazito uskih spektralnih vrpci u polarimetriji, što je obično potrebno samo u interferometrija. Polarimetrija je jedna od najosjetljivijih optičkih mjernih metoda (omjer praga osjetljivosti i raspona mjerenja je 1/10000), stoga se za punu polarimetriju može koristiti samo striktno monokromatska svjetlost, tj. izolirane linije spektra. mjerenja. Visokotlačni plamenici, koji daju visok intenzitet svjetlosti, neprikladni su za polarimetriju zbog širenja spektralnih linija s promjenama tlaka i povećanog udjela pozadine kontinuiranog zračenja u ovom slučaju. Korištenje širih spektralnih pojasa moguće je samo za instrumente koji omogućuju kompenzaciju rotacijske disperzije, kao što su instrumenti s kompenzacijom pomoću kvarcnog klina (quartz wedge sacharimeter) i instrumenti s kompenzacijom Faradayevim efektom. U instrumentima s kvarcnim klinom, mogućnosti kompenzacije za mjerenje saharoze su ograničene. S Faradayevom kompenzacijom, rotacijska disperzija može biti podvrgnuta različitim zahtjevima odgovarajućim izborom materijala; no nije moguće postići univerzalnost korištenih metoda.
Pri mjerenju s konačnom spektralnom širinom pojasa u blizini apsorpcijskih apsorpcijskih vrpci, pod utjecajem apsorpcije, dolazi do pomaka u efektivnom težištu distribucije valnih duljina, iskrivljujući rezultate mjerenja, što implicira da je u proučavanju apsorbirajućih tvari potrebno za rad sa striktno monokromatskim zračenjem.
Pri kontroli brzotekućih kontinuiranih tokova otopina, eliptična polarizacija koja nastaje zbog dvostrukog loma svjetlosti u toku može degradirati osjetljivost polarimetrijskih mjernih metoda i dovesti do velikih pogrešaka. Ove poteškoće mogu se otkloniti samo pažljivim oblikovanjem protoka, na primjer, osiguravanjem laminarnog paralelnog protoka u kivetama i smanjenjem njegove brzine. polarizacija svjetlo rotacija optički
(POLARIMETRIJA)
optička rotacija je sposobnost tvari da rotira ravninu polarizacije kada polarizirana svjetlost prolazi kroz nju.
Ovisno o prirodi optički aktivne tvari, rotacija polarizacijske ravnine može imati različit smjer i veličinu. Ako se polarizacijska ravnina okreće u smjeru kazaljke na satu od promatrača prema kojemu je usmjerena svjetlost prolazeći kroz optički aktivnu tvar, tada se tvar naziva desnorotatornom i ispred njezina naziva stavlja se znak "+", ali ako se polarizacijska ravnina okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, tada se polarizacijska ravnina vrti u smjeru kazaljke na satu. tada se tvar naziva ljevorukom i ispred njenog imena stavlja znak "-".
Količina odstupanja ravnine polarizacije od početnog položaja, izražena u kutnim stupnjevima, naziva se kut rotacije i označava grčko slovo a. Vrijednost kuta zakreta ovisi o prirodi optički aktivne tvari, duljini puta polarizirane svjetlosti u optički aktivnom mediju (čistoj tvari ili otopini) i valnoj duljini svjetlosti. Za otopine, kut zakreta ovisi o prirodi otapala i koncentraciji optički aktivne tvari. Kut rotacije izravno je proporcionalan duljini puta svjetlosti u optički aktivnom mediju, tj. debljina sloja optički aktivne tvari ili njezine otopine. Utjecaj temperature je u većini slučajeva zanemariv.
Za usporednu ocjenu sposobnosti različitih tvari da zakreću ravninu polarizacije svjetlosti izračunava se vrijednost specifične rotacije [a]. Specifična rotacija je konstanta optički aktivne tvari. Specifična rotacija [a] izračunava se računski kao kut zakreta ravnine polarizacije monokromatske svjetlosti na putu duljine 1 dm u mediju koji sadrži optički aktivnu tvar, pri čemu se koncentracija te tvari uvjetno smanjuje na vrijednost jednaku 1 g/ml.
Osim ako nije drugačije navedeno, određivanje optičke rotacije provodi se na temperaturi od 20°C i na valnoj duljini D linije natrijeva spektra (589,3 nm). Odgovarajuća vrijednost specifične rotacije označena je s [a] D 20 . Ponekad se za mjerenje koristi zelena linija živinog spektra valne duljine 546,1 nm.
Pri određivanju [a] u otopinama optički aktivne tvari mora se imati na umu da pronađena vrijednost može ovisiti o prirodi otapala i koncentraciji optički aktivne tvari. Promjena otapala može dovesti do promjene [a] ne samo veličine, već i predznaka. Stoga je pri davanju vrijednosti specifične rotacije potrebno navesti otapalo i koncentraciju otopine odabrane za mjerenje.
Vrijednost specifične rotacije izračunava se pomoću jedne od sljedećih formula.
Za tvari u otopini (1):
gdje je a izmjereni kut rotacije u stupnjevima; l je debljina sloja u decimetrima; c je koncentracija otopine, izražena u gramima tvari na 100 ml otopine.
Za tekuće tvari (2):
gdje je a izmjereni kut rotacije u stupnjevima; l je debljina sloja u decimetrima; r-gustoća tekuća tvar u gramima po 1 ml.
Specifična rotacija se utvrđuje ili u suhoj tvari, ili iz osušenog uzorka, što treba navesti u privatnim člancima.
Mjerenje kuta rotacije provodi se ili za procjenu čistoće optički aktivne tvari ili za određivanje njezine koncentracije u otopini. Za procjenu čistoće tvari prema jednadžbi (1) ili (2) izračunava se vrijednost njezine specifične rotacije [a]. Koncentracija optički aktivne tvari u otopini
nalaze se formulom (3):
Budući da je vrijednost [a] konstantna samo u određenom rasponu koncentracija, mogućnost korištenja formule (3) ograničena je na taj raspon.
Mjerenje kuta rotacije provodi se na polarimetru, koji vam omogućuje određivanje vrijednosti kuta rotacije s točnošću od +/- 0,02 stupnja.
Otopine ili tekuće tvari namijenjene mjerenju kuta rotacije moraju biti prozirne. Prilikom mjerenja, prije svega, morate postaviti nultu točku uređaja ili odrediti vrijednost korekcije pomoću cijevi napunjene čistim otapalom (pri radu s otopinama) ili praznom cijevi (pri radu s tekućim tvarima). Nakon postavljanja uređaja na nultu točku ili određivanja vrijednosti korekcije, provodi se glavno mjerenje koje se ponavlja najmanje 3 puta.
Da bi se dobila vrijednost kuta rotacije a, očitanja instrumenta dobivena tijekom mjerenja algebarski se zbrajaju s prethodno pronađenom vrijednošću korekcije.
MINISTARSTVO ZDRAVLJA RUSKE FEDERACIJE
OPĆE FARMAKOPEJSKO DOBRO
PolarimetrijaOFS.1.2.1.0018.15
Umjesto GFXII, dio 1, OFS 42-0041-07
Optička rotacija je svojstvo tvari da rotira ravninu polarizacije kada polarizirana svjetlost prolazi kroz nju.
Ovisno o prirodi optički aktivne tvari, rotacija polarizacijske ravnine može imati različit smjer i veličinu. Ako se polarizacijska ravnina okreće u smjeru kazaljke na satu od promatrača prema kojemu je usmjerena svjetlost koja prolazi kroz optički aktivnu tvar, tada se tvar naziva dekstrorotatorna i ispred njezina imena stavlja se znak (+); ako se ravnina polarizacije okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, tada se tvar naziva ljevoruktom i ispred njezina naziva stavlja se znak (-).
Količina odstupanja ravnine polarizacije od početnog položaja, izražena u kutnim stupnjevima, naziva se kut zakreta i označava se grčkim slovom α. Vrijednost kuta zakreta ovisi o prirodi optički aktivne tvari, duljini puta polarizirane svjetlosti u optički aktivnom mediju (čistoj tvari ili otopini) i valnoj duljini svjetlosti. Za otopine, kut zakreta ovisi o prirodi otapala i koncentraciji optički aktivne tvari. Vrijednost kuta rotacije izravno je proporcionalna duljini puta svjetlosti, tj. debljini sloja optički aktivne tvari ili njezine otopine. Utjecaj temperature je u većini slučajeva zanemariv.
Za usporednu ocjenu sposobnosti različitih tvari da zakreću ravninu polarizacije svjetlosti izračunava se vrijednost specifične rotacije [α].
Specifična optička rotacija je kut rotacije α ravnine polarizacije monokromatske svjetlosti na linijskoj valnoj duljini D spektar natrija (589,3 nm), izražen u stupnjevima, izmjeren na temperaturi od 20 °C, izračunat za debljinu sloja ispitivane tvari od 1 dm i reduciran na koncentraciju tvari jednaku 1 g/ml. Izraženo u stupnjevima mililitara po decimetru grama [(º) ∙ ml ∙ dm -1 ∙ g -1 ].
Ponekad se za mjerenje koristi zelena linija živinog spektra valne duljine 546,1 nm.
Pri određivanju [α] u otopinama optički aktivne tvari mora se imati na umu da pronađena vrijednost može ovisiti o prirodi otapala i koncentraciji optički aktivne tvari.
Promjena otapala može dovesti do promjene [α] ne samo veličine, već i predznaka. Stoga je pri davanju vrijednosti specifične rotacije potrebno navesti otapalo i koncentraciju otopine odabrane za mjerenje.
Specifični ophodnji određuju se u suhoj tvari ili iz osušenog uzorka, što treba navesti u monografiji.
Mjerenje kuta rotacije provodi se na polarimetru, što omogućuje određivanje vrijednosti kuta rotacije s točnošću od ± 0,02 ºS pri temperaturi od (20 ± 0,5) ºS. Mjerenja optičke rotacije mogu se provoditi i na drugim temperaturama, ali u takvim slučajevima u farmakopejskoj monografiji mora biti naznačen način uzimanja u obzir temperature. Ljestvica se obično provjerava korištenjem certificiranih kvarcnih ploča. Linearnost ljestvice može se provjeriti otopinama saharoze.
Optičku rotaciju otopina treba izmjeriti unutar 30 minuta od njihove pripreme; otopine ili tekuće tvari moraju biti prozirne. Pri mjerenju prije svega treba postaviti nultu točku uređaja ili odrediti vrijednost korekcije epruvetom napunjenom čistim otapalom (kod rada s otopinama), odnosno praznom epruvetom (kod rada s tekućim tvarima). Nakon postavljanja uređaja na nultu točku ili određivanja vrijednosti korekcije, provodi se glavno mjerenje koje se ponavlja najmanje 3 puta.
Da bi se dobila vrijednost kuta rotacije α, očitanja instrumenta dobivena tijekom mjerenja algebarski se zbrajaju s prethodno pronađenom vrijednošću korekcije.
Vrijednost specifične rotacije [α] izračunava se pomoću jedne od sljedećih formula.
Za tvari u otopini:
l– debljina sloja, dm;
c je koncentracija otopine, g tvari na 100 ml otopine.
Za tekuće tvari:
gdje je α izmjereni kut rotacije, stupnjevi;
l– debljina sloja, dm;
ρ je gustoća tekuće tvari, g/ml.
Mjerenje kuta rotacije provodi se radi procjene čistoće optički aktivne tvari ili određivanja njezine koncentracije u otopini. Za procjenu čistoće tvari prema jednadžbi (1) ili (2) izračunava se vrijednost njezine specifične rotacije [α]. Koncentracija optički aktivne tvari u otopini određena je formulom:
Kako je vrijednost [α] konstantna samo u određenom rasponu koncentracija, mogućnost korištenja formule (3) ograničena je na taj raspon.
Teorija polarimetrije
Optička aktivnost tvari vrlo je osjetljiva na promjene u prostornoj strukturi molekula i na međumolekulske interakcije.
Proučavanje optičke aktivnosti tvari
Uz pomoć optičkih polarimetara određuje se količina rotacije ravnine polarizacije svjetlosti kada ona prolazi kroz optički aktivne medije ( čvrste tvari odnosno rješenja).
Polarimetrija se široko koristi u analitičkoj kemiji za brzo mjerenje koncentracije optički aktivnih tvari (vidi Saharimetrija), za identifikaciju eteričnih ulja iu drugim studijama.
- Vrijednost optičke rotacije u otopinama ovisi o njihovoj koncentraciji i specifičnim svojstvima optički aktivnih tvari.
- Mjerenje rotacijske disperzije svjetlosti (spektropolarimetrija, određivanje kuta rotacije s promjenom valne duljine svjetlosti) omogućuje proučavanje strukture tvari.
vidi također
Književnost
- Volkenstein M. V., Molekularna optika, M.-L., 1951
- Jerassi K., Disperzija optičke rotacije, trans. s engleskog, M., 1962
- Terentiev A.P., Organska analiza, M., 1966
Zaklada Wikimedia. 2010. godine.
- Određena toplina
- Električna provodljivost
Pogledajte što je "Specifična rotacija" u drugim rječnicima:
Specifična rotacija- vidi rotacijski kapacitet kemijski spojevi …
specifična rotacija materije- Kut za koji se zakreće ravnina polarizacije optičkog zračenja određene valne duljine kada prolazi put jedinične duljine u tvari. [GOST 23778 79] Teme optika, optički instrumenti i mjerenja EN specifična rotacija… …
specifična rotacija otopine- Omjer kuta za koji se ravnina polarizacije optičkog zračenja određene valne duljine okreće kada prijeđe put jedinične duljine u otopini tvari, prema koncentraciji te tvari. [GOST 23778 79] Teme optika, optički ... Tehnički prevoditeljski priručnik
Specifična rotacija nekih organskih tvari- Tvar Otapalo Specifična rotacija* Saharoza Voda +66,462 Glukoza Voda +52,70 … Kemijska referenca
relativna specifična rotacija materije- Omjer specifične rotacije tvari i gustoće te tvari. [GOST 23778 79] Teme optika, optički instrumenti i mjerenja EN relativna specifična rotacija tvari DE relative spezifische Materialdrehung FR rotacija relative spécifique… … Tehnički prevoditeljski priručnik
Rotacija ravnine polarizacije- smični val fizički fenomen, koji se sastoji u rotaciji vektora polarizacije linearno polariziranog transverzalnog vala oko njegovog valnog vektora kada val prolazi kroz anizotropni medij. Val može biti elektromagnetski, ... ... Wikipedia
ROTACIJA RAVNINE POLARIZACIJE- ROTACIJA RAVNINE POLARIZACIJE, promjena smjera (ravnine) titranja zraka polarizirane svjetlosti (v. Optička polarizacija). To svojstvo imaju: 1. Sva prozirna tijela, ako se stave u magnetsko polje (magnetski V. p. p.). za…… Velika medicinska enciklopedija
SPECIFIČNA MAGNETSKA ROTACIJA- isto što i (v. VERDE CONSTANT). Fizički enciklopedijski rječnik. M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni urednik A. M. Prokhorov. 1983... Fizička enciklopedija
Rotacijska sposobnost kemijskih spojeva- Naziv rotacijske sposobnosti kemijskih spojeva označava sposobnost svojstvenu nekim od njih da odstupe od ravnine polarizacije svjetlosni snop iz svog izvornog smjera. Pretpostavimo da u snopu takve polarizirane svjetlosti ... ... enciklopedijski rječnik F. Brockhaus i I.A. Efron
saharoza- (kemijski) naziv izveden od riječi saharoza, sinonim za šećer od trske; sustavno se koristi za označavanje ugljikohidrata opća formula S12N22O11 samo u sadašnjem Enz. sl. i u 1. svesku op. Tollens Handb. der Kohlenhydrate (Bresl. ... ... Enciklopedijski rječnik F.A. Brockhaus i I.A. Efron
