旋光仪实验报告

旋光仪实验报告

Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

一、实验目

旋光仪实验报告

的与实验仪

器

1.实验目的

（1）加深对旋光现象的理解，观察线偏振光通过旋光物质的旋光现象；

（2）掌握旋光仪的构造原理和使用方法；

（3）测定糖溶液的比旋光率及其浓度。

2.实验仪器

WXG-4圆盘旋光仪、电子天平、温度计、量筒、烧杯、玻璃棒、温度计、滤纸、盐酸（4mol/L）、蔗糖、去离子水。

二、实验原理

1.物质的旋光性

当线偏振光通过某些透明物质（例如糖溶液）后，偏振光的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定角度，这种现象称为旋光现象。旋转的角度φ称为旋光度。能使其振动面旋转的物质称为旋光性物质。若面对光源，使振动面顺时针旋转的物质称为右旋物；使振动面逆时针旋转的物质称为左旋。蔗糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖等为右旋物质，果糖、转化糖为左旋物质。

对某一温度下的旋光溶液，旋光度θ与入射光的波长、溶液的长度L溶液的浓度C成正比，即

θ= α·C·L

式中旋光度θ的单位为“度”，L的单位为dm ，溶液浓度的单位为g/ml；α为该物质的旋光率，即长度1dm、浓度1g/ml时溶液引起的振动面的旋转角度，其与温度有关。

几种糖对钠黄光（λ=）在不同温度和浓度下的旋光率关系如下：

①蔗糖：

α（20℃）= + ， Z = 0~500g/ml

α（t ）= α（20℃）[（t-20）]， t = 14~30℃

①转化糖： α（20℃）= - ， Z = 90~350g/ml

α（t ）= α（20℃）+ （t-20）， t = 3~30℃

式中指100ml 溶液所含溶质质量，若长度以cm 做单位，则旋光度

θ= α·

Z 100·L

10

蔗糖的水解产物是转化糖，它是果糖和葡萄糖的混合物，具有左旋性。

2.蔗糖纯度的计算

设纯蔗糖在t 1℃时旋转角为θ1，则

θ1 = （ + ）·[（t 1-20）]·

Z1100·L

10

式中，Z 1为蔗糖的质量；

设转化糖在t ’ ℃时旋转角为θ2，则

θ2 = （ - + （t ’-20））·

Z2100·L

10

式中，Z 2为转化糖的质量。

设蔗糖溶液中杂质旋光度为β，则40ml 溶液的总旋光度γ1为：

γ1 = θ1 + β

往蔗糖中加入盐酸使其完全变成转化糖，稀释至44ml. 则40ml 的转化糖

溶液旋光度为：

γ2 = θ2 +40

44 β

由以上两式可得：

γ1 – γ2 = θ1 – θ2

由于蔗糖分子量为342，转化糖分子量为360，所以Z1、Z2的关系为：

Z2 = 360

342

×40

44

×Z1

联合上述式子可得：

Z1 =

1000×（γ1 – 1.1γ2 ）

L×[87.3−0.0246×(t−20)−0.320×(t’−20)+0.0490Z1]

式中，计算时可以先忽略这一项，算出Z1的近似值，在逐次逼近算出Z1的较准确值。最后，蔗糖纯度为：

蔗糖纯度 = Z1

M

×100%

3.旋光仪原理

物质的旋光性测量原理如图所示。首先将起偏镜与检偏镜的偏振方向调到正交，观察到视场最暗。然后装上待测旋光溶液的试管，因旋光溶液的振动面的旋转，视场变亮，为此调节检偏镜，再次使视场调至最暗，这时检偏镜所转过的角度，即为待测溶液的旋光度。

由于人们的眼睛很难准确地判断视场是否全暗，因而会引起测量误差。为此该旋光仪采用了三分视场的方法来测量旋光溶液的旋光度。从旋光仪目镜中观察到的视场分为三个部分，一般情况下，中间部分和两边部分的亮度不同。当转动检偏镜时，中间部分和两边部分将出现明暗交替变化。

当放进了待测旋光液的试管后，由于溶液的旋光性，使线偏振光的振动面旋转了一定角度，使零度视场发生了变化，只有将检偏镜转过相同的角度，才能再次看到零视场，这个角度就是旋光度。

三、实验步骤

1.糖溶液的制备

1）用天平称量20g蔗糖，使其溶解，配置100ml的蔗糖溶液；

2）将蔗糖溶液过滤后倒入40ml至50ml量筒中，滴加10滴盐酸，稀释至44ml；

3）将溶液倒入小烧杯中，在水浴锅中加热到70~80℃，保温15min，使蔗糖全部转化为葡萄糖，并冷却至室温。

2.调整旋光仪

1) 接通电源，开启电源开关，约五分钟后，钠光灯发光正常，便可使用；

2) 调节旋光仪调焦手轮，使其能观察到清晰的三分视场；

3) 转动检偏器，观察并熟悉视场明暗变化的规律，调节至零度视场，即三分视界消失，三部分亮度相等，视场较暗，记录游标盘的读数γ0；

4) 用去离子清洗旋光管T，再用少许蔗糖溶液清洗。将蔗糖倒入旋光管中并充满，旋紧盖子，使有球的一端朝上，将气泡赶入玻璃球内。擦拭干净旋光管和两端的玻璃面，放入旋光仪中，测量蔗糖的旋光度γ’ 1和蔗糖溶液温度t1.

5) 用同样的方法测量转化糖的旋光度γ’

和蔗糖溶液温度t2.

2

四、数据处理

1.原始数据

测量零点及蔗糖、转化糖的旋转角

2.蔗糖、转化糖的旋转角

则蔗糖的旋转角γ1 = °-0° = °

转化糖的旋转角γ2 = °-180° = °3.蔗糖纯度的计算

由公式Z1 =

1000×（γ1 – 1.1γ2 ）

L×[87.3−0.0246×(t−20)−0.320×(t’−20)+0.0490Z1]

进行逐次逼近求得

Z1 =

则蔗糖纯度 =

19.4065g

20.0002g

×100% = %

五、分析讨论

（提示：分析讨论不少于400字）

1．实验中三分视场的方法是利用放进存有待测溶液的试管后，由于溶液具有旋光性，使平面偏振光旋转了一个角度，零度视场便发生了变化。转动检偏镜一定角度，能再次出现亮度一致的视场。三分视场是亮与暗的交界，人眼能够清晰的观测其变化。

实验中当旋转检偏器使线偏振光方向连续变化时, 由于两边的光没有经过半波片，在检偏器前边的光偏振方向如P1，而中间的光因为经过了半波片，偏振方向为图中P2’，三分视场中间部分与两边部分将出现明暗的连续变化，会出现以下四种情况：