Поляриметрія

Поляриметрія - це оптичний метод дослідження, заснований на здатності оптично активних з'єднань обертати площину коливання лінійно поляризованого світла (див. Ізомерія).
Атоми і молекули, що світяться, тел випромінюють електромагнітні хвилі. При повній невпорядкованості в розташуванні цих частинок тіла випускають так званий природний світ, в якому коливання векторів напруженості електричного (або магнітного) поля відбувається у всіх площинах, що проходять через напрямок поширення світлової хвилі. Упорядкованість в напрямку коливань полів називається поляризацією світла. Такий світ, у якому коливання напруженості електричних (магнітних полів відбуваються в одній площині, називається плоско поляризованим світлом, а площину, в якій коливається напруженість магнітного поля світлових променів,- площиною поляризації. Поляризоване світло можна отримати, пропускаючи природне світло через поляризуючі призми, виготовлені з особливих кристалів. До таких кристалам відносяться кристали ісландського шпату, із яких зазвичай і готують поляризуючі призми (призми Ніколя). При проходженні поляризованого світла через розчин оптично активної речовини відбувається обертання площини поляризації, але виявити його можна тільки за допомогою другий такий же поляризующей призми (аналізатора). Дослідження обертання площини поляризації використовують для вивчення будови оптично активних з'єднань, а також для кількісного їх визначення. Оптична активність характеризується величиною питомого обертання [α], тобто кутом повороту площини поляризації розчином, що містить в 1 мл 1 р оптично активного з'єднання при товщині шару рідини в 1 дм.
Питоме обертання розраховують за величиною обертання розчину даного з'єднання з певною процентною концентрацією:
[α] = α100/l·C
де α - кут обертання в градусах, C - концентрація в %, l - товщина шару розчину дм. Питоме обертання змінюється із зміною температури і довжини хвилі світла. Тому визначення проводять в монохроматичному світлі прb певній температурі. Довжина хвилі і температура позначаються при значеннях [а]. Знаючи з довідкових таблиць питоме обертання даного з'єднання і визначивши кут обертання розчину цієї сполуки, легко розрахувати концентрацію:
C = α100/[α]l
Розчин не повинен містити інших оптично активних сполук.
Для визначення обертання площини поляризації застосовують оптичні прилади-поляриметры. Поляриметр (рис. 1) складається з двох поляризуючі призм: нерухомої - поляризатора і обертається - аналізатора і трубки з досліджуваним розчином. Кут повороту можна визначити, встановлюючи аналізатор на рівну освітленість всього поля зору спочатку без розчину, а потім з розчином оптично активного з'єднання. При цьому аналізатор треба повернути на кут, рівний куту обертання площини поляризації досліджуваного розчину. Кут обертання відраховують по колу з поділками (лимбу). Якщо після встановлення трубки із розчином а аналізатор повертають за годинниковою стрілкою, то говорять про право (+), якщо проти годинникової стрілки - про лівий (-) обертанні. Для підвищення точності поляриметры забезпечені додатковими деталями з кварцу. У деяких поляриметрах вирівнювання освітленості після установки розчину і відлік концентрації оптично активної речовини здійснюється за допомогою лінійного переміщення кварцового клину. Точність звичайних поляриметров 0,05°. Для отримання монохроматичного світла зазвичай користуються світлофільтрами. Метод поляриметрії широко використовується в лабораторіях; в клінічних лабораторіях і лабораторіях харчової промисловості методом поляриметрії користуються для визначення вмісту цукрів. Поляриметры, що застосовуються для визначення змісту тростинного цукру, називаються сахариметрами (рис. 2).

Рис. 1. Схеми поляриметров різних типів: а - система з двома пластинками з бикварца; б - полутеневая з миколою; в - полутеневая з двома николями. 1 - поляризатор; 1', 1" - ніколи; 2 - пластинка бикварца; 3 - трубка з розчином; 4 - аналізатор (праворуч - схеми освітленості полів поляриметров).
Рис. 2. Клиновий поляриметр-сахариметр СІК (схема): 1 - освітлювач; 2 - світлофільтр; 3 - діафрагма; 4 - лінза; 5 - ніколь; 6-трубка для досліджуваного розчину; 7 - нерухомий кварцовий клин; 8 - рухомий кварцовий клин; 9 - аналізатор; 10-окуляр; 11 - кришка; 12 - гвинт; 13 - лупа.