Контрольні питання до теми:

1. Сутність рефрактометричного методу визначення концентрації, його переваги і недоліки. Застосування рефрактометрії в якісному і кількісному аналізі.

2. Показник заломлення, його фізичний зміст. Залежність показника заломлення від різних чинників.

3. Указати координати, в яких будують калібрувальний графік у рефрактометрії

4. Методика виконання рефрактометричних визначень.

8.3. Поляриметричний метод аналізу

8.3.1.Теоретичні основи методу

П оляриметричний метод аналізу оснований на вимірюванні кута обертання площини поляризації променя світла, що пройшов крізь оптично активне середовище.

Звичайний промінь світла не має певного напрямку, його коливання відбуваються у всіх площинах, що перпендикулярні напрямку потоку світла. Промінь, який коливається лише в одній площині називається поляризованим, відповідно, площина, в якій відбуваються ці коливання називається площиною коливання, а площина перпендикулярна їй, називається площиною поляризації (Рис.10.).

а) б)

Рис.10 . Звичайний (а) та поляризований (б) проміні.

Природних джерел поляризованого світла не існує. Деякі кристали мають здатність пропускати світло тільки певного напрямку. При проходженні звичайного променя світла крізь такі кристали, він стає поляризованим.

Оптично активні речовини

Всі речовини по відношенню до поляризованого світла поділяються на оптично активні та оптично неактивні. Оптична активність обумовлена:

- асиметрією структури кристалічних ґраток;

- асиметрією молекул.

Оптично активні речовини зустрічаються в двох модифікаціях: правообертаючі (обертають площину поляризації праворуч, за годинниковою стрілкою) та лівообертаючі (обертають площину поляризації ліворуч, проти годинникової стрілки).

Наявність асиметричних атомів вуглецю обумовлює дзеркальну симетрію і ізомерію, а значить, наявність у речовини лівообертаючої та правообертаючої модифікації.

Розчин право- та лівообертаючої форм одних і тих же сполук за однакових умов вимірювання дають однаковий за величиною, але протилежний за знаком (праве – "+", а ліве – "-" ) кут обертання площини поляризації. В цьому випадку кут дорівнює нулю.

Відомо кілька тисяч оптично активних речовин. Оптично активні білки, нуклеїнові кислоти, морфін, нікотин, органічні кислоти та інші сполуки. При синтезі хімічних сполук, утворюється суміш, у якій в рівній кількості містяться ліві й праві антиподи. Ця суміш називається рацемічною. Чисті антиподи синтезуються в живих організмах.

Основне рівняння поляриметричного методу аналізу

Величина кута обертання площини поляризації залежить від багатьох чинників:

а) природи речовини;

б) товщини шару, крізь який проходить поляризоване світло;

в) від концентрації речовини (у випадку розчинів).

де - питоме обертання площини поляризації;

α - кут обертання, який спостерігається;

с – концентрація оптично активної речовини, г/100 см³ розчину;

l – товщина шару розчину, см.

Питоме обертання площини поляризації вважають якісною характеристикою оптично активних речовин. Ця величина залежить від природи речовини, довжини хвилі поляризованого світла та температури. Зазвичай вимірюванні проводять при постійній довжині хвилі 589 нм – це лінія в жовтій частині спектру атому натрію. ЇЇ позначають D – та називають "жовтою лінією натрію". Якщо вимірювання проводять при 20°С, позначення питомого обертання площини поляризації:

Питоме обертання площини поляризації залежить також від розчинника, в якому розчинено дослідну речовину.

Так, наприклад, розчин D-камфорної кислоти в різних розчинниках має значення питомого кута обертання:

У воді………………… +73,3˚

У бензолі………………+60,3˚

В етанолі………………+18,0˚

В деяких випадках спостерігається зміна питомого обертання площини поляризації у часі. Це явище називається мутаротацією та пов'язане з переходом однієї оптичної форми розчиненої речовини в іншу.

Для оптично активних рідин формула матиме вигляд:

,

де - питоме обертання площини поляризації;

α - кут обертання, який спостерігається;

l – товщина шару рідини (довжина поляриметричної трубки) см (дм);

d - густина рідини (відносна).

Якщо товщина шару вимірюється в "дм", то формула буде мати вигляд :

Дані з питомого обертання площини поляризації наведені в різних хімічних довідниках.