实验四 旋光度和折光率的测定

实验四旋光度和折光率的测定
一、实验目的
1、了解旋光仪的构造、使用方法，掌握旋光度的测定原理与方法。

2、了解阿贝折光仪的构造，使用方法，掌握有机物折光率的测定原理和方法。

二、实验原理
1、旋光度：某些有机物因具有手性分子，能使偏光振动平面旋转，这种性质称为物质的旋光性。

具有旋光性的物质称为旋光性物质或光学活性物质。

旋光性物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光角，旋光角附上旋转方向叫旋光度，常以α表示；使偏光振动平面向左旋转的为左旋，用（一）或ι表示；使偏光振动平面向右旋转的为右旋，用（+）或d表示。

2、旋光仪构造
旋光度可用旋光仪来测定，其构造一般包括：
a.单色光源：产生单色光，一般用钠光灯
b.起偏镜：产生偏振光
c.半波片：将偏振光束分成三分视场
d.样品管：盛放样品溶液
e.检偏镜
f.目镜
g.刻度盘
3、旋光度的大小除决定于物质的本性外，还与测定时的条件有关。

旋光度随溶液的浓度或液体的密度d、测定时的温度t，所用光的波长λ，盛液管的长度ι及溶剂的性质等因素而改变。

为比较物质的旋光性，需以一定条件下的旋光度作为基准。

通常规定：1cm3含1g旋
t表光性物质的溶液放在1dm长的盛液管中测得的旋光度叫做该物质的比旋光度，并用[α]
λ示，对某一物质来说，比旋光度是一个定值，它与旋光度的关系如下：
α
纯液体的比旋光度[α]λt=
d l.
α
溶液的比旋光度[α]λt=
c l.
比旋光度是物质特性常数之一。

因此可以通过测定旋光度，来鉴定旋光性物质的纯度和含量；也可与其它方法结合起来确定未知物是何种物质。

4、折光率：光在空气中的速率和在另一物质中的速率之比称为折光率。

一种介质的折光率(n)就是光线从真空进入这种介质时入射角（α）和折射角（β）的正旋光度
折光率是有机化合物重要的特性常数。

固体、液体和气体都有折光率，它不仅作为物质纯度的标准，也可用来鉴定未知物。

物质的折光率随入射光的波长与测定时的温度不同而变化。

通常温度升高1℃，折光率降低3.5—5.5×10-14，光源一般采用钠光源。

5、阿贝折射仪的构造
结合仪器具体讲解，主要有放大镜、刻度尺、望远镜、消色镜、直角棱镜、反射镜等。

三、仪器与试剂
1、仪器 WZX-1光学度盘旋光仪、阿贝折光仪
2、试剂蒸馏水、10%葡萄糖、未知浓度的葡萄糖溶液、重蒸馏水、丙酮、待测液
四、实验步骤
1、旋光度的测定
(1)预热开始测量前，须将电源开关推到“开”的位置，预热5—10min，直至钠光灯已充分受热。

(2)旋光仪零点的校正在测定样品前，必须先校正旋光仪零点。

先将旋光管洗净，装上蒸馏水，使液面凸出管口，将玻璃盖沿管口边缘轻轻平推盖好，不能带入气泡。

然后旋上螺丝帽盖，使之不漏水。

但注意不可旋得过紧，以免玻璃盖产生扭力而影响读数正确性。

将已装好蒸馏水的样品管擦干，放入旋光仪内，罩上盖子。

将标尺盘调到零点左右，调节手轮使视场亮度达到一致，此时读数应为零，由于使用者对其感觉不一，此读数可能为某一数值（即为初读数）记下读数。

重复操作至少5次，取其平均值即为零点。

若零点相差太大，应重新校正。

(3)旋光度的测定取已准确配制的10%葡萄糖液，按上述方法装入已洗净的旋光管中（先用蒸馏水洗干净，再用所测溶液洗涤几次）。

把旋光管放入旋光仪里，转动手轮，使三部分亮度不同的视场重新调至亮度一致为止，记下读数。

这时所得的读数与零点（初读数）之间的差值，即为该溶液的旋光度。

再记下旋光管的长度及溶液的浓度，然后按公式计算其比旋光度。

取未知浓度的葡萄糖溶液，按同样的方法测定旋光度，然后利用上边求出的比旋光度计
算其浓度。

上边测得的角度α既符合于右旋+α（或α+180°）也符合左旋180°-α（或360°-α），为了确定其旋转方向必须分别进行第二次测量，例如让旋光管长度减半或溶浓度减半，若测得的旋转角为
2α（或2α+90°），则为右旋，当其测得的角为290α- （或180°-2α）时，则为左旋。

注：
①三分视场中零度视场的确定
一般将标尺盘调到零点附近，旋动粗动手轮和微调手轮，使视场的三
部分均呈现黄色明暗相同的光斑。

此时视场即为零度视场。

②游标刻度上正确的读数方法
读数时先从左放大镜中观察游标尺零刻线所指正刻度盘上的大致位置，（如7.5°附近多一点点处），再看最亮线所在对准的游标尺的位置（若出现两条亮线，则取两读数平均值）（假定在标尺上第5、6小格处），则左边读数为7.5°+()2
65+×0.02=7.61°(设定刻度盘每小格0.5°，游标尺每格为0.02°J ；再从右放大镜中观察，方法同样。

若右读为7.65°,那么所测值（7.65°+7.61°）÷2=7.63°,即取左右读数平均值。

2、折光率的测定
(1)准备 将折光仪与恒温水浴相连，调节所需温度，检查保温套中温度计是否准确。

打开直角棱镜，用擦镜纸醮少量丙酮轻轻擦洗上下镜面。

注意不得来回擦动或以手接触镜面。

镜面在晾干后备用。

在开始测定前必须用重蒸馏水校正。

其方法是打开棱镜，将1—2滴重蒸馏水慢慢均匀地置于磨砂面棱镜上，切勿使滴管尖端直接接触镜面，以防造成刻痕。

然后关紧棱镜，转动左右刻度盘，使读数镜内标尺读数等于重蒸馏水的折光率（20D n =1.33299，25
D n =1.3325），调节反射镜，使入射光进入棱镜组，从测量望远镜中观察，使视场最亮，调节测量镜，使视场最清晰。

转动消色调节器，消除色散，再用特制的小旋子旋动右面镜筒下方的方形螺旋，使明暗界线和“十”字交叉重合。

(2)测定 准备工作做好后，打开棱镜，将待测体2—3滴均匀地滴在磨砂面棱镜上，待整个镜面上润湿后，关紧棱镜，转动反射镜使视场最亮，轻轻转动左面的刻度盘，并在右镜筒内找到明暗分界线。

若出现彩色光带，则转动消色调节器，使明暗界线清晰。

再转动左面
刻度盘，使分界线对准“十”字交叉线中心，记录读数与温度，重复1—2次。

测完后，应立即用上法擦洗上下镜面，晾干后再关闭棱镜。

五、实验结果
1、旋光度的测定
10%葡萄糖的旋光度为α1，由[α]λt =
l c ⋅1α计算出葡萄糖的比旋光度[α]λt 未知浓度葡萄糖的旋光度α2，由上式得：
C=[]ι
ααλ⋅t 2 从而计算出其浓度 2、记录所测液体的折光率
六、思考题：
1、测定旋光度时如光通路上有气泡，将会产生什么影响？
2、什么叫折光率？物质的折光率与哪些因素有关？
七、实验中应注意的问题
1、旋光仪在开始测量前，必须预热5—10min ，至钠光灯充分受热。

2、测量前还需校正旋光仪的零点。

3、旋光管在装入蒸馏水或待测液体后，不能带入气泡；若样品管中有气泡，应让气泡浮在凸颈处。

旋光管上的螺丝帽不可旋得过紧，以免玻璃盖产生扭力而影响读数正确性。

4、折射仪在开始测量前也必须用重蒸馏水校正。

5、在使用折射仪时，切勿使滴管尖端直接接触镜面，以防造成刻痕。

6、如果在折射仪的目镜中观察不到半明半暗的分界线，而是畸形的分界线，表明棱镜间未充满液体。

若出现弧形光环，则可能是有部分光线未经过棱镜面直接照射在聚光镜上，应重新调整入射光的角度范围。