skanuj0087 (16)

82 Ćwiczenia laboratoryjne z chemii żywności

Zasady pomiarów polarymetrycznych

Światło jest falą elektromagnetyczną, w której drgania zachodzą prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali. Istnieje nieograniczona liczba płaszczyzn przecinających się wzdłuż linii rozchodzenia się fali. Światło widzialne wysyłane przez zwykłe źródła promieniowania wykazuje drgania we wszystkich tych płaszczyznach. Gdy drgania rozchodzą się tylko w jednej z możliwych płaszczyzn, światło jest spolaryzowane w tej płaszczyźnie. „Zwykłe” światło zamienia się w światło spolaryzowane w płaszczyźnie po przejściu przez soczewkę polaro-idową lub przez pryzmat Nicola (odpowiednio przygotowany kawałek kalcytu). Niektóre substancje (optycznie czynne) mają zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji światła przez nie przechodzącego. Należą do nich między innymi roztwory glukozy i fruktozy. W zależności od kierunku skręcenia płaszczyzny polaryzacji wyróżnia się substancje prawoskrętne (+), np. glukoza, i lewoskręt-ne (-), np. fruktoza. Kąt, o jaki dana substancja skręca płaszczyznę polaryzacji światła, czyli jej czynność optyczną, mierzy się za pomocą przyrządu zwanego polarymetrem (rysunek 1).

Polarymetr składa się ze źródła światła, dwóch soczewek (polaroidowych lub z pryzmatu Nicola) oraz z rurki polarymetrycznej zwierającej badaną substancję. Wymienione elementy są tak ustawione, że światło przechodzi najpierw przez soczewkę zwaną polaryzatorem, następnie przez rurkę polarymetryczną, potem przez drugą soczewkę nazywaną analizatorem i dociera do oka.

Rysunek 1. Schemat budowy polarymetru

Polaryzator i analizator ustawia się w taki sposób, aby przechodziła przez nie

*    wiązka światła o największym natężeniu. Rurkę polarymetryczną napełnia się roz-

•    tworem badanej substancji. Jeżeli substancja nie wykazuje czynności optycznej, to przez soczewki przechodzi światło o maksymalnym natężeniu. Jeżeli natomiast substancja skręca płaszczyznę polaryzacji światła, czyli jest optycznie czynna,

analizator musi zostać tak obrócony, aby skompensować to skręcenie i ponownie uzyskać maksymalne natężenie światła.

Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji zależy od liczby cząsteczek znajdujących się na drodze wiązki światła podczas jej przechodzenia przez rurkę polarymetryczną. Przy określonej długości rurki i określonym stężeniu roztworu badanej substancji zarówno wielkość, jak i kierunek skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła są cechami charakterystycznymi każdego związku optycznie czynnego. Liczbę stopni, o jaką została skręcona płaszczyzna polaryzacji światła w rurce o długości 1 dm, zawierającej 1 g badanego związku w 1 cm roztworu, nazywamy skręcalnością właściwą. Skręcalność właściwą danego związku chemicznego oblicza się na podstawie następującej zależności:

gdzie:

[a] - skręcalność właściwa, a - skręcalność zmierzona, [°],

/ - długość rurki polarymetrycznej, [dm], d - stężenie roztworu, [g/cm³].

Węglowodany to biocząsteczki zawierające trzy grupy funkcyjne: wodorotlenową, aldehydową i karbonylową o następującym ogólnym wzorze C_nH_2llO_n. Wyróżniamy:

-    monosacharydy (cukry proste), np.: glukoza, galaktoza, mannoza, fruktoza,

-    disacharydy (dwucukry), składające się z dwóch cząsteczek cukrów prostych, np.: sacharoza, laktoza, celobioza, maltoza,

oligosacharydy, składające się z kilku cząsteczek cukrów prostych, np.: mimoza, maltotrioza, izomaltotetraoza, izomaltopentaoza,

-    polisacharydy (cukry złożone, wielocukry), składające się z wielu cząsteczek monosacharydów, np.: skrobia, celuloza, glikogen, pektyny.

Glukoza (cukier gronowy) jest monosacharydem należącym do aldohcksoz (zawiera grupę aldehydową i sześć atomów węgla w cząsteczce). Cukier ten jest bez wątpienia najbardziej rozpowszechnionym monosacharydem i z pewnością najważniejszym. Pełni funkcję energetyczną, odgrywa specyficzną rolę w procesach biologicznych oraz jest składnikiem wielu oligo- i polisacharydów, np.: maltozy, skrobi, glikogenu. Występuje w postaci bezbarwnych kryształów (postać drobnokrystaliczna ma kolor biały) o słodkim smaku, rozpuszczalnych w wodzie, trudniej rozpuszczalnych w alkoholach, a nierozpuszczalnych w eterze.