[检测方法]比旋光度的测定

实验六比旋光度的测定

一、目的要求

1. 了解旋光仪的构造原理，熟悉其使用方法；

2. 掌握旋光度、比旋光度的概念及比旋光度的计算。

二、基本原理

有些有机化合物，特别是很多的天然有机化合物，都是手性分子，能使偏振光的振动平面旋转一定的角度α，使偏光振动向左旋转的为左旋性物质，使偏光振动向右旋转的为右旋性物质。

比旋光度是旋光物质重要的物理常数之一，经常用它来表示旋光化合物的旋光性。通过测定旋光度，可以检验旋光性物质的纯度并测定它的含量。测定旋光度的仪器叫旋光仪，其基本结构及其测量原理如图2.30所示。

图2.30 旋光仪的构造及其测量原理示意图

光线从光源经过起偏镜，再经过盛有旋光性物质的旋光管时，由于物质具有旋光性，使得产生的偏振光不能通过第二个棱镜，必须旋转检偏镜才能通过。检偏镜转动角度由标尺盘上移动的角度表示，此读数即为该物质在此浓度时的旋光度α。

旋光度α除了与样品本身的性质有关以外，还与样品溶液的浓度、溶剂、光线穿过的旋光管的长度、温度及光线的波长有关。一般情况下，温度对旋光度测量值影响不大，通常不必使样品置于恒温器中。因此常用比旋光度[α]λt来表示各物质的旋光性。在一定的波长和温度下比旋光度[α]λt可以用下列关系式表示：

纯液体的比旋光度= [α]λt =α/（d·l）

溶液的比旋光度= [α]λt =100·α/（c·l）

[α]λt：表示旋光性物质在t℃、光源的波长为λ时的比旋光度。光源的波长一般用钠光的D线，在20℃或25℃测定。如[α]D20（水）表示某旋光化合物以水为溶剂在20℃时在钠光的D线下所测的比旋光度；

α：标尺盘转动的角度读数（即旋光度），用旋光仪测定；

λ：光源的光波长；

d：纯液体的密度（单位：g/cm3）；

l：旋光管的长度（单位：dm）；

c：溶液的浓度（100mL溶液中所含样品的质量，g）；

t：测量时的温度（℃）。

三、基本操作

1. 溶液样品的配制：

在分析天平上精确称取0.1至0.5g纯样品，溶解，置于25mL的容量瓶中定容，溶剂常选水、乙醇、氯仿等。溶液配好后必须透明无固体颗粒，否则须经干滤纸过滤。当用纯液体直接测量其旋光度时，若旋光角度太大，则可用较短的样品管。

2. 样品的装入：

将样品管的一头用玻盖和铜帽封上，然后将管竖起，开口向上，将配制好的溶液或纯液体样品注入到样品管中，并使溶液因表面张力而形成的凸液面中心高出管顶，再将样品管上的玻盖盖好，不能带入气泡，然后盖上铜帽，使之不漏水。

注意：在玻盖与玻管之间是直接接触，而在铜帽与玻盖之间，需放置橡皮垫圈。铜帽与玻盖之间不可拧得太紧，只要不流出液体即可。如果旋得太紧，玻盖产生扭力，使样品管内有空隙，影响旋光。

3. 旋光仪零点的校正

在测定样品之前，先校正旋光仪的零点。将样品管洗干净，装上蒸馏水，使液面凸出管口，盖好盖子。将样品管擦干，放入旋光仪内，罩上盖子；然后开启钠光灯，再调节仪器的目镜的焦点，使视场内三部分的明暗相间，分界线清晰（如图2.30所示），记下其读数。

4. 旋光度的测定

测定之前样品管必须用待测液洗2～3次，以免有其它物质影响。依上法将样品装入旋光管测定旋光度，这时所得的读数与零点之间的差值即为该物质的旋光度。记下此时样品管的长度及溶液的温度，然后按公式计算其比旋光度。

5. 实验结束后，洗净旋光管，装满蒸馏水。

注意：

1.一般旋光仪的刻度盘的最小刻度为0.25°，加上游标，可读至0.01°。

2.在测定零点（或旋光化合物的旋光度）时，必须重复操作至少五次，取其平均值。若零点相差较大，应重新校正。

四、仪器药品

旋光仪、恒温槽、50mL容量瓶（三个）、50mL烧杯（三个）、25mL量筒、玻棒等蔗糖（AR）、果糖（AR）、葡萄糖（AR）、蒸馏水

五、实验步骤

1. 调节恒温槽的温度为25℃，

2. 旋光仪零点的校正

3. 旋光度的测定

称取样品各2.5g分别用容量瓶配制成5%的溶液，恒温15min后依上法测定其旋光度。

六、思考问答

1. 蔗糖、葡萄糖、果糖的旋光性有何不同？

2. 设光源为钠光D线，旋光管长度为20cm，试计算各样品的比旋光度。