Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

Sprawozdanie

Ćwiczenie nr. 24

Wyznaczanie stężenia roztworów substancji optycznie czynnych za pomocą polarymetru

Kalinowski Wojciech GR. III

Technologia Żywienia UWM

Niektóre związki mają zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji światła liniowo spolaryzowanego. Są to substancje optycznie czynne. Właściwości te wykazują, między innymi, cząsteczki związków organicznych o asymetrycznie rozmieszczonych podstawnikach, czyli asymetrycznym rozkładzie ładunku elektrycznego w cząsteczce.

W roztworach substancji optycznie czynnych prędkość obu składowych jest równa. Po przejściu przez roztwór jedna składowa jest opóźniona względem drugiej. W wyniku ich złożenia otrzymuje się również światło liniowo spolaryzowane, jednak wektor Ẽ, tworzy kąt α z kierunkiem drgań liniowo spolaryzowanego światła padającego. Płaszczyzna polaryzacji światła wychodzącego z roztworu substancji optycznie aktywnej została więc obrócona względem płaszczyzny polaryzacji światła padającego.

Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji (α) jest proporcjonalny do liczby (n) cząsteczek substancji optycznie czynnej, jakie napotyka promień świetlny na swej drodze (α∞n).

n∞cl

gdzie: c- stężenie substancji optycznie czynnej w roztworze wyrażone w g/cm³

l- grubość warstwy roztworu wyrażona w dm.

W przypadku roztworów substancji optycznie czynnej w rozpuszczalniku optycznie nieczynnym można zapisać:

α∞cl, a=a_ocl

gdzie: a_o- skręcenie właściwe

Do mierzenia kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji służy polarymetr. W praktyce laboratoryjnej często stosuje się polarymetr Lippicha.

Monochromatyczne światło lampy sodowej (Z) przechodzi przez polaryzator (P), w którym ulega polaryzacji. Spolaryzowana wiązka światła przechodzi przez naczynie (K) oraz przez kinol (A), wpada do lunetki (L), za pomocą której obserwujemy światło spolaryzowane. Kinol (B) spełnia funkcję przyrządu półcieniowego.

Jeżeli płaszczyzna polaryzacji światła wychodzącego z naczynia (K) jest zgodna z płaszczyzną polaryzacji analizatora (A), to całe pole widzenia lunetki jest jednakowo oświetlone. Gdy do naczynia (K) nalejemy roztworu substancji optycznie czynnej, wówczas płaszczyzna polaryzacji światła ulegnie skręceniu i w lunetce zaobserwujemy silne oświetlenie jednej części pola widzenia, a zaciemnienie drugiej.

Aby spowodować jednakowe oświetlenie pola widzenia, należy analizator A obrócić o kąt równy kątowi, o jaki skręca płaszczyznę polaryzacji roztwór w naczyniu K.

Z P B K A L

Roztwór nr.	C	α1	α	αo	αośr	L	Cx
1	0.04	1,4	4.25	53.1	56.1	2 dm	0,10
2	0.07			7.7				55
3	0.12			15.6				56.6
4	1.14			19.1				57.8
5	1.20			23.1				57.75
6	x			11.4				57

αo=	α
		cl

α -kąt skręcenia

α_o - skręcenie właściwe

l - wartość stała 2 dm

c - stężenie roztworu

Y=a+bx

11,4 = 0,5324+118,3 x

118,3 x = 11,4+0,5324

cx = 0,1008 g/cm³

αo	=	11,4
				0,10cm^3*2 dm

α_o=57dm³

cx=	αx
		αo*L

cx=	11,4
		0,10cm^3*2dm

c_x=0,10 g/cm³

2

---