Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego w Kaliszu

Wydział Politechniczny - Inżynieria Środowiska

Laboratorium Analizy Chemicznej Wody i Ścieków

Analiza Chemiczna Wody i Ścieków

Oznaczanie glukozy metodą polarymetryczną

Wykonali:

Anna Balcerzak

Mateusz Połatyński

Data: 05.12.2013

I Zarys teoretyczny:

Polarymetria - metoda w której wyznacza się aktywność optyczną badanych substancji

dzięki pomiarom kąta skręcania płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego. Pomiary

polarymetryczne umożliwiają identyfikację substancji oraz określenie ich stężania w

roztworze. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światłą monochromatycznego

charakteryzuje daną substancję jest jej indywidualną cechą. Pomiar kąta skręcania

płaszczyzny polaryzacji umożliwia różnicowanie ich własności optycznych (prawo i lewo

skrętne) wynikających z budowy chemicznej.

Skręcalność optyczna-właściwość substancji optycznie czynnej polegająca na skręcaniu

płaszczyzny polaryzacji światła podczas przechodzenia światła podczas przechodzenia światła

spolaryzowanego przez tę substancję. Skręcalność nie jest stała dla danego związku i zależy

ona od temperatury i długości fali światła.

Światło spolaryzowane to takie które da się sprowadzić do jednej płaszczyzny.

Związki optycznie czynne-takie związki które mają nieidentyczne wzory chemiczne z jego

lustrzanym odbiciem.

Polaryzator Nicola Wykorzystuje zjawisko podwójnego załamania światła do jego polaryzacji. Polaryzator ten tworzy się przez połączenie balsamem kanadyjskim o n=1.53 dwóch części kryształu szpatu islandzkiego przeciętego wzdłuż płaszczyzny przechodzącej przez oś optyczną kryształu. Promień padający dzieli się na zwyczajny i nadzwyczajny przy czym promień zwyczajny pada na warstwę balsamu pod kątem większym od granicznego. Ponieważ ścianki kryształu są zaczernione promień ten ulega wygaszeniu i wydostaje się tylko promień spolaryzowany w jednej płaszczyźnie - nadzwyczajny.

Dichroizm

W wyniku podwójnego załamania powstaje promień zwyczajny i nadzwyczajny. Promień zwyczajny jest mocniej pochłaniany przez ośrodek. Przy dostatecznej grubości płytki zostanie on całkowicie pochłonięty i wydostanie się światło spolaryzowane w jednej płaszczyźnie - promień nadzwyczajny. Substancje charakteryzujące się taką własnością wykorzystuje się do tworzenia polaroidów.

Budowa polarymetru

II Wykonanie ćwiczenia:

Cele ćwiczenia:

1. Zbadanie kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji substancji optycznie czynnej (sacharoza, glukoza)

2. Określenie kierunku skręcalności płaszczyzny polaryzacji .

3. Wyznaczenie skręcalności właściwej.

4. Określenie nieznanego stężenia substancji na podstawie wykresu α=f(c)

Odczynniki:

-Polarymetr -Roztwory glukozy o 7 znanych stężeniach - Roztwór glukozy o nieznanym stężeniu - Woda destylowana

Przebieg ćwiczenia:

1. Włączyć transformator

2. Odczekać do momentu gdy światło wysyłane przez lampę sodową będzie żółte i jasne. (czas na rozgrzanie lampy sodowej)

3. Napełnić rurkę wodą destylowaną. Ważne jest by nie powstały pęcherzyki powietrza.

4. W polarymetrze umieścić rurkę z wodą destylowaną

5. Przy pomocy pokrętła nastawić na równe oświetlenie wszystkich trzech pól (rys 2). Jest to taki kąt skręcenia polaryzatora przy którym minimalne ruchy pokrętła w jedną i w drugą stronę spowodują nierównomierne oświetlenie i powstawanie ciemnego paska na jasnym tle (rys.1), bądź jasnego paska na ciemnym tle (rys.3).

6. Ze skali odczytać kąt skręcenia płaszczyzny (powinien być bliski 0). Jeżeli nie jest równy 0 należy uwzględnić to w kolejnych pomiarach

7. Napełnić rurkę cieczą badaną i umieścić ją w polarymetrze

8. Ustawić na równe oświetlenie wszystkich trzech pól

9. Ze skali odczytać kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji

Pomiary powtórzyć trzykrotnie dla 7 stężeń substancji i umieścić w tabeli. Sporządzić wykres α=f(c). Określić kierunek skręcenia płaszczyzny. Określić jej stężenie na podstawie wykresu. Zmierzyć długość probówki i obliczyć skręcalność właściwą substancji dla każdego kąta skręcenia. Aby podać skręcalność właściwą badanej substancji należy wyliczyć średnią z poszczególnych wartości skręcalności właściwej.

III Przedstawienie i opracowanie wyników:

a) wykres zależności kąta skręcenia od stężenia badanego roztworu

b) wyznaczanie skręcalności właściwej

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{\alpha}{l*c}*100$$

- dla stężenia 0,1

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{2}{10*0,1}*100 = 200\ \ \frac{stopien*cm^{3}}{g*dm}$$

- dla stężenia 0,2

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{5,6}{10*0,2}*100 = 280\frac{stopien*cm^{3}}{g*dm}\ $$

-dla stężenia 0,3

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{6}{10*0,3}*100 = 200\frac{stopien*cm^{3}}{g*dm}\ $$

-dla stężenia 0,4

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{8}{10*0,4}*100 = 200\frac{stopien*cm^{3}}{g*dm}\ $$

- dla stężenia 0,5

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{11,8}{10*0,5}*100 = 236\ \frac{stopien*cm^{3}}{g*dm}$$

-dla stężenia 0,6

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{13,4}{10*0,6}*100 = 223\frac{stopien*cm^{3}}{g*dm}\ $$

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{17,4}{10*0,8}*100 = 218\ \frac{stopien*cm^{3}}{g*dm}$$

- dla stężenia C_x= 0,7

$$\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{20} = \frac{15,4}{10*0,7}*100 = 220\ \frac{stopien*cm^{3}}{g*dm}$$

c) Średnia wartość skręcalności właściwej

Według tablic:

α-D-glukoza +112,2°

β-D-glukoza +18,7°

nasza wartość wynosi +9,83^o

d) błąd pomiaru

- błąd bezwzględny

0,7-0,7=0

-błąd względny

$$\frac{0}{0,7}*100\% = 0\%$$

IV Wnioski

Po dokonaniu odczytów z polarymetru zauważamy własność iż wraz ze wzrostem stężenia glukozy w wodzie promień skręcalności właściwej α rośnie. Wzrost ten następuje o zbliżone wartości. Korzystając z wyników zapisanych w tabeli sporządziliśmy wykres zależności kąta skręcenia od stężenia badanego roztworu na, którym odczytaliśmy wartość C_x wynoszącą 0,7 mol/dm³ przy α=15,4^o. Wartość teoretyczna to 0,7 mol/dm³ przyrównując ją do naszej błędy pomiarowe wynoszą 0%.