Nr ćwicz. 307	Data: 05.05.11	Hubert Jur	Wydział Technologii Chemicznej	Semestr: II	Grupa: 2
Prowadzący: dr Tadeusz Wesołek			Przygotowanie:	Wykonanie:	Ocena ostat.:

Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru

Podstawy teoretyczne

Światło pochodzące z naturalnych źródeł światła jest niespolaryzowazne, co znaczy, że drgania wektora świetlnego rozchodzą się prostopadle do kierunku rozchodzenia się światła.

Światłem spolaryzowanym liniowo nazywamy światło w których drgania odbywają się tylko w jednej płaszczyźnie. Istnieją różne sposoby uzyskiwania światła spolaryzowanego liniowo.

Światło spolaryzowane możemy uzyskać przy odbiciu światła od granicy dwóch ośrodków. Jeśli kąt pomiędzy promieniem załamanym i promieniem odbitym będzie prosty to odbity promień będzie całkowicie spolaryzowany. W takim wypadku kąt padania nazywamy kątem Brewstera.

Światło spolaryzowane możemy uzyskać też przy wykorzystaniu zjawiska podwójnego załamania przez kryształy anizotropowe. Przy przepuszczeniu wiązki przez kryształ ulega ona rozdwojeniu na wiązkę zwyczajną i nadzwyczajną. Jeżeli usuniemy jedną z wiązek to otrzymamy światło spolaryzowane liniowo.

Innym sposobem uzyskania światła spolaryzowanego liniowo jest wykorzystanie zjawiska dichroizmu. Jest to własność niektórych kryształów, polegająca na tym, że jedna ze składowych polaryzacji jest pochłaniana silniej niż druga. Własność ta jest wykorzystywana w polaroidach.

Istnieje też możliwość polaryzacji kołowej lub eliptycznej światła (kiedy koniec wektora zakreśla linię śrubową). Polaryzacja kołowa jest wynikiem nałożenia fal o równych amplitudach, różnicy faz równej 90° i spolaryzowanych liniowo w kierunkach prostopadłych do siebie.

Substancjami optycznie czynnymi nazywamy substancje, które skręcają płaszczyznę polaryzacji. Substancje te występują w odmianach enancjomerycznych będących swoimi lustrzanymi odbiciami lewo- i prawoskrętnymi. W substancjach tych występuje węgiel optycznie czynny zwany węglem asymetrycznym względem którego jest „obrócona” reszta cząsteczki, tak, że mogą powstać różne enancjomery.

Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwór danej optycznie czynnej substancji o stężeniu C jest określony wzorem: =[]cl gdzie []-właściwa zdolność skupiająca, l-długość drogi światła w roztworze. W celu znalezienia kąta skręcenia należy znaleźć różnicę pomiędzy kątem skręcenia dla czystego rozpuszczalnika i danego roztworu.

W celu znalezienia właściwej zdolności skręcającej należy zmierzyć kąty skręcenia dla różnych stężeń. Wykorzystując zależności pomiędzy uzyskanymi wielkościami możemy obliczyć regresję liniową, którą możemy wykorzystać przy szukaniu wartości za pomocą wzoru []=a/l.

Wyniki pomiarów

W tabeli podano odczytane kąty oraz obliczono wartości średnie dla każdego roztworu.

Pomiar dla czystego rozpuszczalnika (wody) umieszczono w kolumnie pierwszej oznaczonej jako 0g/100ml roztworu.

Obliczenia

W tabeli podano wartości α dla poszczególnych roztworów.

Wielkości w tabeli wyrażono w następujących jednostkach: c - [%], l - [m], - []. W tabeli umieszczono wszystkie dane potrzebne do obliczenia [α] korzystające ze wzoru

=[]cl.

W tabeli umieszczono wszystkie dane potrzebne do obliczenia [α] korzystające ze wzoru []=a/l. Współczynnik nachylenie prostej uzyskano w programie StatS.

Na wykresie zaznaczono punkt dla stężenia X. Z wykresu możemy odczytać, że wartość stężenia dla tego punktu jest równa ok. 7,9g substancji/100ml.

Dyskusja błędów

Błędy wyników otrzymanych dla pierwszej metody możemy uzyskać wykorzystując odchylenie standardowe, natomiast dla drugiej metody korzystamy z metody różniczki logarytmicznej.

Błąd dla pierwszej metody obliczenia [] jest równy 0,131° (wynik uzyskany w programie Excel), natomiast dla drugiej metody 0,281° (wyniki uzyskano w programie MathCad).

Wnioski

• Za pomocą pierwszej metody z wykorzystaniem wzoru []=/cl otrzymano α=5,33±0,14[°], natomiast za pomocą drugiej metody wykorzystując wzór []=a/l otrzymano wynik α=5,48±0,29[°]. Na podstawie wyniku można stwierdzić, że pierwsza metoda jest dokładniejsza.

• Na podstawie wykresu ustalono, że stężenie X=7,9g substancji/100ml roztworu.

4

---