![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Поляриметрия
Поляриметрический метод основан на свойстве некоторых веществ изменять направление поляризованных лучей света. Вещества, обладающие свойством изменять направление колебаний при прохождении через них поляризованного света, называются оптически анизотропными, или оптически активными, в отличие от оптически изотропных, или неактивных, которые этих изменений не вызывают. Оптическая активность веществ обусловлена особенностями строения кристаллической решетки – в этом случае вещества проявляют оптическую активность только в твердом кристаллическом состоянии, или особенностями строения молекул – оптическая активность таких веществ проявляется только в растворах. К веществам последней группы относятся главным образом такие органические вещества, как сахароза, фруктоза, глюкоза, винная кислота. Поляриметрический метод разработан для количественного определения веществ именно этой группы. У поляризованного луча, пропущенного через слой раствора оптически активного вещества, плоскость поляризации оказывается повернутой на некоции. Плоскость, проходящая через поляризованный луч перпендикулярно направлению его колебаний, называется плоскостью поляризации. Угол поворота плоскости поляризации зависит от природы вещества, концентрации его в растворе, толщины слоя раствора, через который проходит поляризованный луч, а также длины волны поляризованного луча и температуры. Оптическая активность вещества характеризуется удельным вращением, под которым понимают угол, на который повернется плоскость поляризации при прохождении поляризованного луча через раствор, в 1 мл которого содержится 1 г растворенного вещества, при толщине слоя раствора (длине поляризационной трубки), равной 1 дм. Удельное вращение зависит не только от природы вещества, но и от температуры, длины волны поляризованного света и растворителя, поэтому его принято относить к температуре 20 °С и желтой линии натрия и обозначать Угол вращения плоскости поляризации [α ] определяют по формуле
где 1 – длина трубки, дм; с – концентрация вещества, г/100 мл; σ – удельное вращение, град. Пользуясь формулой (1.9), легко вычислить количество вещества в граммах, содержащееся в 100 мл раствора, т. е. концентрацию (с).
Основные рабочие части поляриметра: устройство для поляризации света – поляризатор; устройство для определения угла поворота плоскости поляризации после прохождения поляризованных лучей через исследуемый раствор – анализатор; поляризационная трубка, наполняемая исследуемым раствором и помещаемая между поляризатором и анализатором. В качестве поляризаторов применяют кристаллы исландского шпата или других минералов, обладающих свойством двойного лучепреломления. Анализатор в отличие от поляризатора может поворачиваться вокруг оптической оси прибора. Когда главные линии призм анализатора и поляризатора расположены параллельно, свет, проходящий через поляризатор, пройдет и через анализатор (при отсутствии между ними оптически активного раствора). Если же главные сечения анализатора и поляризатора взаимно перпендикулярны, лучи через анализатор не пройдут. При всех промежуточных положениях через анализатор от поляризатора пройдет только часть лучей. Если поместить между поляризатором и анализатором оптически активное вещество, то часть поляризованных лучей при прохождении через оптически активный раствор отклонится и в анализатор не попадет. Поэтому световое поле получит неоднородную окраску. Вращая анализатор, добиваются исходного (до помещения раствора) положения анализатора и по углу поворота прибора, соединенного со шкалой, судят о степени вращения плоскости поляризации исследуемым раствором, что позволяет рассчитать количество вещества в растворе. Различают поляриметры с установкой на полную темноту и полутеневые с двойным и тройным полем зрения. Наиболее широкое применение получили полутеневые поляриметры. У поляриметров этого типа с двойным полем зрения поляризатор состоит из двух николей, а у поляриметров с тройным полем зрения – из трех. Разновидностью поляриметра является сахариметр, предназначенный для определения содержания сахарозы в растворах. В отличие от поляриметров других видов сахариметр имеет линейную шкалу, градуированную по сахарозе. 100° этой шкалы соответствуют 34, 62 кругового радиуса шкалы поляриметра. Сахариметр показывает 100°, если в трубке длиной 200 мм поляризуют раствор, в 100 мл которого при 20 °С содержится точно 26 г химически чистой, абсолютно сухой сахарозы. Особенность оптической системы сахариметра состоит в том, что анализатор в нем поставлен на полутень по отношению к поляризатору и укреплен неподвижно. Изменение угла поворота плоскости поляризации, вызванное исследуемым раствором, устанавливают клиновым кварцевым компенсатором. Кварц – оптически активное вещество, обладающее вращательной способностью, близкой к вращательной способности сахарозы, но обратной по направлению. Меняя толщину слоя кварца, можно полностью компенсировать вращение, вызываемое сахарозой. Существует несколько типов компенсаторов, отличающихся один от другого количеством кварцевых клиньев и пластинок. Но принцип действия их одинаков и основан на том, что относительным перемещением клиньев можно менять толщину кварцевого слоя. Подвижный клин (или клинья) смешается шестеренкой, соединенной с подвижной горизонтальной шкалой, что позволяет отсчитывать непосредственно концентрацию раствора сахарозы.
|