ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поляриметрия и дисперсия оптической активности из "Современная аналитическая химия" При прохождении пучка поляризованного света через анизотропную среду происходит интерференция обыкновенных и необыкновенных электромагнитных лучей, которая ведет к возникновению излучения с эллиптической, круговой или линейной поляризацией. [c.230] Эти эффекты объясняются следующим образом. Когда две волны одинаковой частоты, линейно-поляризованные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, распространяются вдоль одной линии, при их сложении образуется вектор, который описывает эллипс или окружность. Если сдвиг фазы колебаний составляет от 0° до 90°, конец вектора описывает эллипс. Различие по фазе в 90° приводит к образованию окружности (если амплитуда колебаний одинакова) либо эллипса. Исключение составляет случай, когда фазы колебаний совпадают — в эfoм случае сложение колебаний приводит к образованию линейно-поляризованной волны в плоскости, составляющей угол 45° к плоскостям исходных колебаний. При большем сдвиге фаз картина повторяется с интервалом 180°. [c.231] Линейно-поляризованный пучок, проходящий через среду, можно рассматривать как состоящий из двух поляризованных по кругу компонент. когерентных, но имеющих противоположное направление вращения вектора (правая и левая волны). Когда свет выходит из среды, эти две компоненты складываются и вновь образуется линейно-поляризованный пучок. Однако если среда анизотропна, выходящий пучок не идентичен исходному, поскольку в такой среде показатель преломления для право- и левополяризованного света различен. Другими словами, скорость распространения этих пучков неодинакова, что приводит к несовпадению по фазе при выходе из среды. Поэтому для результирующего пучка плоскость поляризации повернута по отношению к входящему пучку. [c.231] Множество веществ способны вращать плоскость поляризации излучения, причем это свойство является характеристическим. Такие вещества называются оптически активными. [c.231] Оптическая активность вызвана асимметрией частиц этих веществ, которые не обладают плоскостью либо центром симметрии. [c.231] Асимметрия может быть свойственна кристаллической форме ве-ш,ества, либо присуща структуре молекул, входящих в его состав. В последнем случае оптическая активность не зависит от физического состояния вещества. [c.231] Типичным оптически активным центром является атом углерода с четырьмя различными заместителями. Структурная асимметрия, которая приводит к возникновению правостороннего и левостороннего расположения атомов, может вызвать вращение плоскости поляризации света. Соединения такого типа имеют две формы — правостороннюю (О) и левостороннюю Ь). [c.231] Например, в молекуле З-фенил-2-бутанола существуют два оптически активных углеродных центра, и это соединение существует как в. 0-, так и в -форме [иногда их обозначают знаками (- -) и (—)]. [c.231] Жирная полоса обозначает связь, направленную от страницы к читателю пунктирная прямая представляет связь, направленную от читателя. Асимметричные атомы углерода отмечены звездочками. [c.232] Если смесь содержит равные количества О- и -форм (рацемическая смесь), оптические активности обеих форм компенсируются и вращения плоскости поляризации не наблюдается. [c.232] Для измерения вращения плоскости поляризации используются относительно простые устройства. Схема поляриметра показана на рис. 8.6. [c.232] Монохроматичный свет лампы с парами натрия поляризуется призмой Николя. Поляризованное излучение проходит через образец, который заключен в трубку известной длины, затем через анализатор (призму Николя) и попадает на окуляр, где его можно наблюдать. Поскольку положение полного погашения света трудно зарегистрировать визуально, в большую часть приборов входит еще одна небольшая призма Николя, смонтированная под углом в несколько градусов к поляризационной призме. Через эту малую призму проходит половина всего пучка. [c.232] Когда в сбалансированную систему вводят образец, обладающий оптической активностью, поле окуляра опять разделяется на две части. Чтобы добиться однородного освещения обоих сегментов, анализатор следует вновь повернуть. Изменение угла, которое регистрируется по связанной с анализатором окружности, разделенной на градусы, является мерой вращающей способности образца. Вращение называют правым (+). если анализатор необходимо повернуть относительно шкалы по часовой стрелке (по направлению к источнику света), и левым (—) — при противоположном направлении. [c.233] Если известно удельное вращение плоскости поляризации для образца, можно вычислить концентрацию оптически активного вещества в растворе. И, наоборот, зная концентрацию данного вещества в образце, можно определить удельное вращение плоскости поляризации и затем использовать его для идентификации вещества. [c.233] Подробный перечень значений удельного вращения включен в справочники и таблицы. [c.233] Этот метод можно использовать для определения любого оптически активного вещества в присутствии неактивных составляющих. Вращение плоскости поляризации аддитивно, поэтому измерения можно производить и в присутствии известного количества других активных веществ. [c.233] Количественные поляриметрические методы анализа широко распространены, особенно для контроля производственных процессов в фармацевтической промышленности. Однако наиболее широко применяются они при производстве сахара. [c.233] Если другие оптически активные вещества отсутствуют, сахарозу можно непосредственно определять по измерениям угла вращения, зная, что [а]о равно -(-66,5° Если имеются другие оптически активные вещества, необходимо измерить вращение плоскости поляризации до и после гидролиза раствора сахара. Сахароза подвергается гидролизу в присутствии кислоты полученная смесь глюкозы и фруктозы обладает удельным вращением —20,2°. Концентрацию сахарозы в растворе рассчитывают по изменению угла вращения плоскости поляризации после реакции. [c.233] У кварца оптическая активность почти такая же, как у сахарозы это свойство использовано при конструировании приборов, которые называются сахариметрами. Размещая на пути луча поляриметра кварцевый клин, можно изменять длину пути света в кварце. В сахариметрах положение призм поляризатора и анализатора фиксировано, а кварцевый клин передвигают так, чтобы точно скомпенсировать вращение плоскости поляризации, вызванное введением в прибор раствора сахара. Положение клина калибровано в единицах, которые называются сахарными градусами (°S). В соответствии с международной шкалой величина 1,00° S соответствует раствору чистой сахарозы нормальной массы (26 г в 100 мл) при 20 °С и длине пути света 200 мм (используется [белый свет и дихроматный фильтр). [c.233] Практически все определения сахара проводят на сахариметрах. Вначале прибор устанавливают на нуль °5 измерением чистой воды, а затем в него вводят образец- Разбаланс прибора дает показания в °5 один градус соответствует содержанию сахарозы 0,26 г. в 100 мл. [c.234] Вернуться к основной статье