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实验3
旋光度的测定

一、实验目的

(1)了解旋光仪的构造。

(2)掌握使用旋光仪测定物质旋光度的方法。

二、实验原理

某些有机化合物因具有手性,能使偏振光振动平面旋转。使偏振光振动向左旋转的物质称为左旋性物质,使偏振光振动向右旋转的物质称为右旋性物质。一种化合物的旋光度和旋光方向可用它的比旋光度来表示。物质的旋光度与测定时所用物质的浓度、溶剂、温度、旋光管长度和所用光源的波长都有关系。

纯液体的比旋光度:[α] t λ =α/(L·d)。

溶液的比旋光度:[α] t λ =α/(L·c)。

溶液的摩尔比旋光度:[αM] t λ =0.01Mr×[α] t λ

上式中:[α] t λ 为旋光性物质在温度为t、光源的波长为λ时的旋光度,一般用钠光(λ为5893 ),即[α]tD表示;t为测定时的温度;d为密度,g/cm 3 ;λ为光源的光波长;α为标尺盘转动角度的读数(即旋光度),°;L为旋光管的长度,dm;c为质量浓度(100mL溶液中所含样品的克数);M r 为相对分子质量。

例如,[α] 20 D (水)表示某旋光化合物以水为溶剂,在20℃时钠光的D线下所测得的比旋光度。

比旋光度是物质特性常数之一,测定旋光度,可以鉴定旋光性物质的纯度和含量。

旋光仪的工作原理如图2-9所示,从光源发出的光线,经过起偏镜变为偏振光,偏光通过样品管,如果其中盛放的液体为非旋光性物质,偏振面没有发生改变,偏光可以直接通过检偏镜,这时在目镜中看到明暗一致的视场,刻度盘上的读数为0(或0附近),这就是零点。当样品管中盛放旋光性物质时,偏光通过样品管后,偏振面发生改变,向右或向左旋转了一定的角度α,因此,偏光不能完全通过检偏镜,目视视场变为明暗不一致(有明有暗)。为了使偏光完全通过检偏镜,必须使检偏镜旋转相同的角度α,这时,视场重新变为明暗一致的视场(和零点时一样)。从刻度盘上可以读出旋转的角度α,就是该物质的旋光度。

图2-9 旋光仪的工作原理

三、实验步骤

1.装待测溶液

测定管有1dm和2dm等规格,选取适当测定管,洗净后用少量待测液润洗2~3次,然后注入待测液,使液面在管口成一凸面,将玻璃盖沿管口边缘平推盖好,勿使管内留有气泡,装上橡皮圈,旋上螺帽至不漏水。螺帽不宜旋得过紧,以免产生应力,影响读数。测定管中若有气泡,应先让气泡浮在凸颈处。

2.旋光仪零点的校正

将仪器电源接入220V交流电源(要求使用交流电子稳压器),并将接地脚可靠接地。打开电源开关,这时钠光灯应启亮,需经5min钠光灯预热,使之发光稳定。通光面两端的雾状水滴,应用软布揩干。将装有蒸馏水或其他空白溶剂的试管放入样品室,盖上箱盖。测定管安放时应注意标记的位置和方向。

旋光仪目镜中观察到的通常为三分视场(见图2-10)。当检偏镜的偏振面与通过棱镜的光的偏振面平行时,通过目镜可看到图2-10(c)所示的情形(中间亮,两旁暗);当检偏镜的偏振面与起偏镜的偏振面平行时,通过目镜可看到图2-10(b)所示的情形(中间暗,两旁亮);只有当检偏镜的偏振面处于1/2φ(半暗角)的角度时,可看到图2-10(a)所示的情形(全暗,看不到明显的界线,即虚线),这一位置作为零点。

图2-10 旋光仪目镜中的三分视场

旋转目镜上视度调节螺旋,直到三分视场界限变得清晰,达到聚焦为止。转动刻度盘手轮,使游标尺上的0度线对准刻度盘上0度,观察三分视场亮度是否一致。如不一致,说明零点有误差,转动刻度盘手轮(检偏镜随刻度盘一起转动),直到三分视场明暗程度一致(都很暗),记录刻度盘读数。重复2~3次,取平均值,该值为零点校正读数。

3.旋光度的测定

取出调零测定管,将待测样品管按相同的位置和方向放入样品室内,盖好箱盖。转动刻度盘手轮,使三分视场的明暗程度一致,记录刻度盘上所示读数,准确至小数点后两位。此读数与零点校正读数之间的差值即为该化合物的旋光度。重复2~3次,取平均值。

四、预习及操作过程指导

(1)根据实验目的预习相关操作。

(2)请利用互联网查出下列主要药品的物理常数,并写到预习报告中。

(3)设长旋光管读数为α 1 ,短旋光管读数为α 2

若α 1 2 ,说明物质右旋,旋光度=读数;

若α 1 2 ,说明物质左旋,旋光度=读数-180°。

(4)试管使用后,应及时用蒸馏水冲洗干净,揩干藏好。

(5)镜片不能用不洁或硬质布、纸去擦拭,以免镜片表面产生划痕。

(6)仪器不用时,应将仪器放入箱内或用塑料罩罩上,以防灰尘侵入。

(7)仪器、钠光灯管、试管等装箱时,应按规定位置放置,以免压碎。

(8)不懂装校方法,切勿随便拆动,以免由于不懂校正方法而无法装校好。 3j/mtbphEco03FzCwvF+BL4QVODD3avzbnMIXkAH3K3Sv6zfRg85/VxdLL9sgQ/Q

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