Определение концентрации водного раствора сахара поляриметром

Ц е л ь: изучить явление вращения плоскости поляризации

П р и б о р ы: поляриметр, трубка с раствором сахара

 

Т е о р и я м е т о д а

При прохождении плоскополяризованного света через некоторые вещества наблюдается вращение плоскости поляризации. Вещества - кристаллы и жидкости, обладающие такой способностью, называются оптически активными. К ним относятся кварц, киноварь, никотин, водный раствор сахара, винная кислота, скипидар.

Угол поворота плоскости поляризации для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей

 

b = [a₀] l (1)

для оптически активных растворов

 

b = [a₀]С l (2)

l – длина пути луча в кристалле или растворе

С – концентрация активного вещества в растворе [кг/м³]

[a₀] - удельное вращение, численно равное углу поворота плоскости поляризации света слоем оптически активного вещества единичной толщины. Для растворов – единичной концентрации.

Удельное вращение зависит от природы вещества, температуры и длины волны света в вакууме.

Оптическая активность обусловлена как строением молекулы вещества - их асимметрией, так и особенностями расположения частиц в кристаллической решетке.

Вращение плоскости поляризации можно наблюдать на следующем опыте (рис.1.)

 

 

 

 

рис. 1

 

Если между скрещенными поляризатором и анализатором, не пропускающими свет, поместить оптически активное вещество, то поле зрения анализатора просветляется. При повороте анализатора на некоторый угол b можно вновь получить темное поле зрения.

Это значит, что поляризованный луч, пройдя через оптически активное вещество, поворачивает плоскость поляризации на некоторый угол.

Явление вращения плоскости поляризации лежит в основе определения концентрации водного раствора сахара поляриметром.

В нем применен принцип уравнивания яркостей разделенного на три части поля зрения. Тройное фотометрическое поле имеет следующий вид (рис.2):

 

 

 

а) б) в)

рис.2.

 

а) светлая середина и темные края

б) равномерная освещенность поля

в) темная середина и светлые края.

Поворотом лимба можно получить один из видов тройного поля.

П о р я д о к р а б о т ы

1. Включить осветитель. Вынуть трубку с раствором из прибора. Перемещением муфты зрительной трубки установить окуляр по глазу на резкое изображение разделяющих линии тройного поля зрения. После этого, поворачивая анализатор, добиться равномерного освещения поля зрения. По шкале лимба и нониуса определить угол j₀.

2. Измерения повторить 5 раз и найти среднее значение угла <j₀>.

3. Поместить трубку с раствором сахара в прибор и снова получить равномерное освещение поля. Отсчитать по лимбу и нониусу угол j.

4. Измерения повторить 5 раз и найти среднее значение угла <j>.

5. Угол поворота плоскости поляризации b =<j> - <j₀>

6. По найденному углу поворота плоскости поляризации и известным значениям l и [a₀] определить концентрацию сахара из формулы (2)

Длина трубки l = 1,9 дм; [a₀] = 52,6 град×см³/дм×г.

 

Таблица

№ п/п	j0	<j0>	j	<j>	b =<j> - <j0>	С