旋光仪测定溶液的浓度及旋光度

实验二旋光仪测定溶液得浓度及旋光度

【实验目得】

1、加深对旋光现象得理解,观察线偏振光通过旋光物质得旋光现象.

2、掌握旋光仪得构造原理与使用方法。

3、测定糖溶液得比旋光率及其浓度.

【实验仪器】

4、1、WXG—4小型旋光仪

5、２、烧杯3、蔗糖 4、葡

萄糖 5、蒸馏水 6、物理天平 7、

玻璃棒 8、温度计等.

【实验原理】

光就是电磁波，它得电场与磁场矢

量互相垂直,且又垂直于光得传播方

向。通常用电矢量代表光矢量,并将光

矢量与光得传播方向所构成得平面称

为振动面。在传播方向垂直得平面内,

光矢量可能有各种各样得振动状态，被

称为光得偏振态。若光得矢量方向就是

任意得，且各方向上光矢量大小得时间

平均值就是相等得,这种光称为自然

光。若光矢量可以采取任何方向,但不同得方向其振幅不同,某一方向振动得振幅最强,而与该方向垂直得方向振动最弱,则称为部分偏振光。若光矢量得方向始终不变,只就是其振幅随位相改变,光矢量得末端轨迹就是一条直线,则称为线偏振光。

当线偏振光通过某些透明物质（例如糖溶液）后，偏振光得振动面将以光得传播方向为轴线旋转一定角度，这种现象称为旋光现象。旋转得角度φ称为旋光度。能使其振动面旋转得物质称为旋光性物质。旋光性物质不仅限于像糖溶液、松节油等液体，还包括石英、朱砂等具有旋光性质得固体。不同得旋光性物质可使偏振光得振动面向不同方向旋转。若面对光源,使振动面顺时针旋转得物质称为右旋物质;使振动面逆时针旋转得物质称为左旋物质.

实验证明,对某一旋光溶液,当入射光得波长给定时，旋光度φ与偏振光通过溶液得长度ｌ与溶液得浓度c成正比，即

（1) 式中旋光度φ得单位为“度",偏振光通过溶液得长度l得单位为dm ,溶液浓度得单位为.为该物质得比旋光率，它在数值上等于偏振光通过单位长度（m）单位浓度（)得溶液后引起得振动面得旋转角度。其单位为度·mｌ·dm—1·g —１由于测量时得温度及所用波长对物质得比旋光率都有影响,因而应当标明测量比旋光率时所用波长及测量时得温度。例如 =66、5°,它表明在测量温度为50°,所用光源得波长为58９3时，该旋光物质得比旋光率为66、5°。

若已知某溶液得比旋光率,且测出溶液试管得长度ｌ与旋光度φ,可根据式

1求出待测溶液得浓度,即

(2)

通常溶液得浓度用1０0mｌ溶液中得溶质克数来表示,此时上式改写成

(3）

在糖溶液浓度已知得情况下,测出溶液试管得长度l 与旋光度φ,就可以计算出该溶液比旋光率，即

(4)

旋光仪得结构如图１

物质得旋光性测量得简单原理如图２所示。首先将起偏镜与检偏镜得偏振方向调到正交,我们观察到视场最暗。然后装上待测旋光溶液得试管,因旋光溶液得振动面得旋转，视场变亮,为此调节检偏镜，再次使视场调至最暗,这时检偏镜所转过得角度,即为待测溶液得旋光度。

由于人们得眼睛很难准确地判断视场就是否全暗,因而会引起测量误差。为此该旋光仪采用了三分视场得方法来测量旋光溶液得旋光度．从旋光仪目镜中观察到得视场分为三个部分,一般情况下,中间部分与两边部分得亮度不同。当转动检偏镜时,中间部分与两边部分将出现明暗交替变化。图15－３中列出四种典型情况，即（a)中央为暗区,两边为亮区；（ｂ)三分视界消失,视场较暗;（c)中间为亮区,两边为暗区;(ｄ）三分视界消失，视场较亮。

光源

溶液

眼睛

P 1

P 2

图2 物质得旋光性测量简图

中间为暗区两边为亮区 (a)

中间为亮区两边为暗区 (c)

三分视界消失 视场较暗 (b)

三分视界消失 视场较亮 (d)

图3 转动检偏镜时,目镜中视场明暗变化

1 ２ 3 (度）

左右左右左右

由于在亮度不太强得情况下,人眼辨别亮度微小差别得能力较大,所以常取图3(b）所示得视场为参考视场。并将此时检偏镜得位置作为刻度盘得零点，故称该视场为零度视场。

当放进了待测旋光液得试管后,由于溶液得旋光性,使线偏振光得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得角度,才能再次瞧到图3(b）所示得视场，这个角度就就是旋光度，它得数值可以由刻度盘与游标上读出。

【实验步骤】

1.溶液得配置

使用天平配置一定浓度得标准溶液,溶液得浓度由各个小组自由配置,测量后算出溶液得旋光度,待测溶液可由已测量过得标准溶液加入不定量得糖(葡萄糖)或蒸馏水调制而成。

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，使其能观察到清晰得三分视场。

(3）转动检偏器,观察并熟悉视场明暗变化得规律，掌握零度视场得特点就是测量旋光度得关键．零度视场即三分视界消失，三部分亮度相等，且视场较暗。

(4)检查仪器零位就是否正确.在试管未放入仪器前,掌握双游标得读法,观察零度视场得位置与零位就是否一致。若不一致，说明仪器有零位误差，记下此时读数。重复测定零位误差三次,取其平均值。注意应在读数中减去(有正负之分）。

３、测定蔗糖溶液得比旋光率

（１)实验室事先将制备好得标准溶液注满试管。

(2)将试管放入旋光仪得槽中,转动刻度盘，再次观察到零度视场时,读取,重复三次求出平均值．算出旋光度。

(3)将φ、l、c代入式４,计算出标准溶液得比旋光率.并注意标明测量时所

４、测量蔗糖溶液得浓度

将长度已知、性质与标准溶液相同、而溶液浓度未知得溶液试管，放入旋光仪中,测量其旋光度φ。将测得得旋光度φ、溶液试管长度l与前面测出得比旋光率代入式3,求出该溶液得浓度c.

5、测量葡萄糖标准溶液及未知浓度溶液，方法及表格请参考步骤３与４。

【实验数据】

本实验所用试管长度10、０cm 零点误差为0 实验室温度22、50C

葡萄糖:

蔗糖溶液: