Поляриметричний метод аналізу

Поляриметричний метод аналізу побудований на вимірюванні кута обертанняплощиниполяризаціїполяризованогопроменясвітла, щопройшовкрізьоптичноактивнесередовище.

Як відомо з фізики, світло представляє собою поперечні електромагнітні хвилі. Коливання світлових хвиль природного світлового променю відбуваються в усіх площинах, які проходять через промінь. Коливання світлової хвилі поляризованого світла відбуваються тільки в одній площині.

Поляризоване світло отримують, наприклад, пропускаючи природне світло

через деякі кристали (такі як ісландський шпат, турмалін та ін.) чи поляроїдні

плівки (поляроїди). Ці оптичні пристосування отримали назву поляризаторів.

 

Призма Ніколя

 

Світло, яке падає на призму під певним кутом, розщеплюється в першій призмі на промінь звичайний та незвичайний.

Звичайний промінь відбивається від прошарку канадського бальзаму на бокову заштриховану грань призми, де й поглинається. Незвичайне світло приходить

скрізь другу призму повністю поляризованим.

Схема поляризації світла: 1 - неполяризована хвиля;

2 - поляризатор; 3 - поляризована хвиля

Коливання світла у природному (а) та поляризованому (б) світлі

Якщо на шляху світла, яке пройшло через поляризатор (рис.а), поставити аналізатор (який також має властивості поляризатору) так, щоб площини, в яких вони пропускають коливання, співпадали (були паралельні), то світло пройде й через аналізатор.

Якщо ж аналізатор розвернути на 90° навкруг горизонтальної вісі, то площини, в яких вони пропускають коливання, стануть взаємно перпендикулярними та світло

через аналізатор не пройде (рис. б). Такесхрещенеположенняполяризатору та аналізаторуназивається установкою їх на темряву.

 

Оптично активні речовини. Всі речовини по відношенню до

поляризованого світла розділяються на оптично активні та оптично неактивні.

Оптично активні речовини можуть змінювати площину поляризації світла. Оптична активність обумовлена або асиметрією структури кристалічних решіток речовин, або асиметрією молекул.

Оптична активність цукрів та інших речовин також викликана асиметричним атомом вуглецю. Оптично активні білки, нуклеїнові кислоти, морфін, нікотин, кислоти винна, яблучна та інші сполуки.

Відомо декілька тисяч оптично активних речовин. Якщо через оптично активну речовину пропустити поляризоване світло, то площина поляризації світла повертається на деякий кут, який називається кутом повороту площини поляризації.

 

 

Питоме обертання залежить від природи речовини, її концентрації у розчині, довжини хвилі поляризованого світла, температури, природи розчинника.

Оскільки питоме обертання залежить від температури та довжини хвилі світла, то значення α відносять до температури 20°С та жовтої лінії λD у спектрі натрію та позначають αD.

Залежність питомого обертання від довжини хвилі світла називається обертальною дисперсією. У зв’язку з цією особливістю кут обертання вимірюють у монохроматичному світлі або з використанням світлофільтрів. Нижче наведені значення α (у градусах) для деяких речовин у водному розчині при температурі 20°С для довжини хвилі 589 нм:

Цукор тростинний +66,4° нікотин - 164°

Глюкоза +52,5° мигдальна кислота +156°

Фруктоза – 93°

 

Поляриметричний метод найчастіше застосовується у цукровій промисловості, використовується у харчовій промисловості для аналізу жирів, у фармацевтичній промисловості для аналізу антибіотиків, алкалоїдів, ефірних олій, у медицині при клінічних досліджуваннях на білок, цукор.

Великезначеннямаєполяриметричний метод у теоретичнійорганічнійхімії. Методдозволяєвизначитивід 1 до 100 г/л оптичноактивнихречовин.

Принцип дії. Кут обертання β вимірюють за допомогою поляриметрів. Основною

частиною поляриметра є поляризатор та аналізатор. За допомогою поляризатора отримують поляризоване світло.

Аналізатор дозволяє виміряти кут повороту площини поляризації.

Якщо між аналізатором та поляризатором, який стоїть «на темряву»,

помістити кювету з розчином оптично активної речовини, то за аналізатором з’явиться деяка освітленість.

Для того, щобзновудосягтитемряви, треба повернутианалізатор на кут, якийдорівнює куту повороту площиниполяризації. Знайдений кут повороту аналізатора буде кутом обертанняплощиниполяризації. За результатами вимірюваньконцентраціюоптичноактивноїречовиниможназнайти як розрахунковим методом, так і за градуювальнимграфіком.

Світловідлампи, пройшовши через конденсор та поляризатор, поділяється на два пучки; один з них проходить через кварцову пластинку, захиснескло, кювету та аналізатор. Обертанняманалізаторувстановлюютьобидвіполовини поля зору на однаковуосвітленість (рис. а). Якщоміжаналізатором та поляризатором ввести кювету з розчиномоптичноактивноїречовини, то рівновагаосвітленостіобох половин поля зорупорушується (рис. б). Йогоможнавідновити, якщоповернутианалізатор на кут, рівний куту повороту площиниполяризації(рис. в).

 

 

Поле зору поляриметру: а - при установці аналізатору на однакову

освітленість обох половин поля зору; б - після вводу кювети з розчином

оптично активної речовини; в - при установці аналізатору на однакову

освітленість полів порівняння з кюветою, яка заповнена розчином оптично

активної речовини.

 

 

Інфрачерво́наспетроскопі́я,

ІЧ спектроскопі́я — різновид молекулярної оптичної спектроскопії, оснований на взаємодії речовини з електромагнітним випромінюванням в ІЧ діапазоні: між червоним краєм видимого спектра(хвильове число 14000 см⁻¹) і початком короткохвильового радіодіапазону (20 см⁻¹).

ІЧ спектри виникають при поглинанні ІЧ випромінення на частотах, що збігаються з деякими власними коливальними і обертальними частотами молекул або з частотами коливань кристалічної ґратки речовини. ІЧ спектри отримують за допомогоюспектрометрів різних типів, робочий діапазон яких знаходиться в межах так званої фундаментальної ІЧ області (400 см⁻¹ — 4000 см⁻¹).

На основі ІЧ спектрів можна проводити якісний та кількісний аналіз речовини.

Інфрачервона спектроскопія дозволяє отримувати спектри речовини у всіх її агрегатних станах.

Інфрачервана спектроскопія відбивання використовується при дослідженні твердих тіл, особливо монокристалів. Для зразків із сильним поглинанням і поверхневих сполук розроблений так званий метод порушеного повного внутрішнього вібиття. Найпоширенішим способом підготовки зразків для інфрачервоної спектроскопії є пресування зразку в таблетку з KBr.