skanuj0012 (38)

na zmianie wielkości kata skręcenia (mutarotacja), zmianie kierunku skrę-calności (inwersja) lub na doprowadzeniu do formy optycznie nieczynnej (racemizacja). Metody polarymetryczne umożliwiają kontrolowanie przebiegu takich procesów w sposób ciągły, co jest wykorzystywane do badań kinetyki reakcji (porównaj ćwiczenie 16.).

CEL ĆWICZENIA

Wyznaczenie skręcalności właściwej i skręcalności molowej substancji optycznie czynnej oraz jej stężenie w roztworze jnetodą polarymetryczną.

ZASADA DZIAŁANIA POLARYMETRU

Schemat polarymetru przedstawiono na rycinie 38. Działanie tego przyrządu oparte jest na własnościach układu dwóch pryzmatów, tzw. nikoli, które mają zdolność polaryzacji światła.

1    2    3    4    5    6

Ryc. 38. Schemat polarymetru [2]: 1 - wektor światła niespolaryzowanego, 2 -polaryzator, 3 - wektor światła spolaryzowanego, 4 - rurka z roztworem substancji optycznie czynnej, 5 - skręcenie płaszczyzny polaryzacji po przejściu

przez roztwór, 6 - analizator

Otrzymywanie światła spolaryzowanego w nikolu przedstawia rycina 39.

W wyniku anizotropii własności optycznych kryształu kalcytu (węglanu wapniowego) światło w tym ośrodku ma różne współczynniki załamania w zależności od kierunku. W związku z tym na powierzchni nikola, zbudowanego z kalcytu, rozszczepia się ono na dwa promienie o jednakowej intensywności, drgające w płaszczyznach do siebie prostopadłych: promień nadzwyczajny (o współczynniku załamania n = 1,48) i promień zwyczajny (n = 1.661.

Promień

nadzwyczajny

Ryc. 39. Bieg promieni w pryzmacie Nicola

Aby uzyskać światło spolaryzowane w jednej płaszczyźnie, należy jeden z tych promieni wyeliminować. W tym celu pryzmat kalcytu jest o-szlifowany pod odpowiednim kątem, przecięty i sklejony substancją o tak dobranym współczynniku załamania światła, że promień zwyczajny ulega w niej całkowitemu wewnętrznemu odbiciu, a następnie jest pochłaniany przez oprawkę, pryzmatu. Promień nadzwyczajny, spolaryzowany liniowo, przechodzi przez nikol bez zmian.

Natężenie światła, oświetlającego pole widzenia polarymetru, zależy od wzajemnego ustawienia płaszczyzn polaryzacji nikoli: polaryzatora i analizatora. Jeżeli płaszczyzny te są prostopadłe, następuje wygaszenie światła, jeżeli są równoległe, to światło ma największą jasność. Zmiany natężenia światła w polarymetrze oceniamy obserwując oświetlenie pola widzenia, które dzięki zastosowaniu urządzenia półcieniowego jest podzielone. W punkcie zerowym używanego przez nas przyrządu płaszczyzny polaryzacji obu nikoli są ustawione prostopadle i pole widzenia jesf^ał ko wicie zacienione.

Substancja optycznie czynna na drodze wiązki światła polarymetru powoduje częściowe rozjaśnienie pola widzenia w wyniku zmiany kąta płaszczyzny polaryzacji.

Obracając jeden z nikoli (tzw. analizator) o kąt, odpowiadający kątowi skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez substancję optycznie czynną, doprowadzamy oświetlenie pola widzenia do stanu pierwotnego. Kąt obrotu analizatora odczytujemy na ruchomej tarczy z dokładnością do 0,1°. Na podstawie jego wielkości możemy wyznaczyć stężenie roztworu substancji optycznie czynnej, jeżeli znana jest grubość warstwy tego roztworu