实验10 旋光度法测定葡萄糖的浓度

一、实验目的

旋光度的测定

1、了解旋光仪的构造和旋光度的测定原理 2、掌握旋光仪的使用方法和比旋光度的计算方法

二、预习要求

理解旋光度的定义；了解影响旋光度的因素；了解旋光度的测定意义；了解碳水化合物的变旋光现象；思考本实验中如何保护旋光仪。

三、实验原理

当一束单一的平面偏振光通过手性物质时，其振动方向会发生改变，此时光的振动面旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。物质的这种使偏振光的振动面旋转的性质叫做旋光性，具有旋光性的物质叫做旋光性物质或旋光物质。许多天然有机物都具有旋光性。由于旋光物质使偏振光振动面旋转时，可以右旋〔顺时针方向，记做“＋〞〕,也可以左旋〔逆时针方向，记做“—〞〕，所以旋光物质又可分为右旋物质和左旋物质。

由单色光源〔一般用钠光灯〕发出的光，通过起偏棱镜〔尼可尔棱镜〕后，转变为平面偏振光〔简称偏振光〕。当偏振光通过样品管中的旋光性物质时，振动平面旋转一定角度。调节附有刻度的检偏镜〔也是一个尼可尔棱镜〕，使偏振光通过，检偏镜所旋转的度数显示在刻度盘上，此即样品的实测旋光度α。其旋光原理如图10-1所示。

图10-1 旋光原理

旋光度的大小除了取决于被测分子的立体构造外，,还受到待测溶液的浓度、偏振光通过溶液的厚度〔即样品管的长度〕以及温度、所用光源的波长、所用溶

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剂

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等因素的影响，这些因素在测定结果中都要表示出来。常用比旋光度来表示物质的旋光性，比旋光度和旋光度的关系如下：

纯液体的比旋光度[]溶液的比旋光度[]ttdl

cl

上两式中，[]t表示旋光性物质在温度为t℃、光源的波长为λ时的比旋光度；α为旋光仪所测得的旋光度；l为液层厚度〔dm〕；d 为纯液体的密度；c为溶液的浓度〔g/ml〕；t为测定时的温度〔℃〕；λ为所用光源的波长〔nm〕。例如25℃用波长为5nm的钠灯〔D线〕作光源测定某样品的旋光度为右旋38°，那么比旋光度记作[α]25D=＋38°。

比旋光度是旋光性物质的物理常数之一。通过测定旋光度，可以鉴定物质的纯度、测定溶液的浓度、密度和鉴别光学异构体。

四、仪器和试剂

旋光仪、洗瓶、胶头滴管、滤纸；

蒸馏水、5%葡萄糖溶液、未知浓度的葡萄糖溶液

五、实验内容

1．旋光仪的构造

旋光度可以由旋光仪来测定。旋光仪有两种：一种是数字自动显示测定结果的自动旋光仪，另一种是目测刻度而得结果圆盘旋光仪，如图10-2所示。

图10-2 WXG-4圆盘旋光仪

2．旋光度的测定 〔1〕样品溶液的配制

准确称取一定量的样品，在50ml的容量瓶中配成溶液。通常可以选用水、乙

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醇、氯仿作溶剂。假设用纯液体样品直接测试，那么测定前只需确定其相对密度即可。

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由于葡萄糖溶液具有变旋光现象，所以待测葡萄糖溶液应该提前24小时配好，以消除变旋光现象，否那么测定过程中会出现读数不稳定的现象。

〔2〕预热

翻开旋光仪电源开关，预热5～10分钟，待完全发出钠黄光前方可观察使用。 〔3〕调零

在测定样品前，必须先用蒸馏水来调节旋光仪的零点。洗净样品管后装入蒸馏水，使液面略凸出管口。将玻璃盖沿管口边缘轻轻平推盖好，不要带入气泡，旋紧〔随手旋紧不漏水为止，旋得太紧，玻片容易产生应力而引起视场亮度发生变化，影响测定准确度〕上螺丝帽盖。将样品管擦干后放入旋光仪，合上盖子。开启钠光灯，将刻度盘调在零点左右，会出现大于或小于零度视场的情况。如图10-3中a和b所示。旋动粗动、微动手轮，使视场内三局部的亮度一致，即为零点视场，如图10-3c所示。记下刻度盘读数，重复调零4~5次取平均值。假设平均值不为零而存在偏差值，应在测量读数中将其减去或者加上。

a.大于或小于零度视场 b.零度视场 c.小于或大于零度视场

图10-3 三分视场的不同情况

〔4〕测定

样品的测定和调零方法一样。每次测定之前样品管必须先用蒸馏水清洗1~2遍，再用少量待测液润洗2～3次遍，以免受污物的影响，然后装上样品进展测定。旋动刻度盘，寻找较暗照度下亮度一致的零度视场。假设读数是正数为右旋；读数是负数为左旋。读数与零点值之差，即为样品在测定温度时的旋光度。记下测定时样品的温度和样品管长度。测定完后倒出样品管中溶液，用蒸馏水把管洗净，擦干放好。

按以上方法测定5%葡萄糖溶液的旋光度4~5次，测定值填入下表相应位置。再测定未知浓度的葡萄糖溶液的旋光度4~5次，测定值填入下表相应位置。

〔5〕数据记录与处理

按表中设计的工程进展相应处理，最终求出未知浓度葡萄糖溶液的浓度。

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零点值 零点平均值 5%葡萄糖的旋光度 旋光度平均值 差值* 比旋光度 未知浓度葡萄糖的旋光度 旋光度平均值 差值* 葡萄糖溶液浓度 * 差值 ＝ 旋光度平均值 － 零点平均值 六、本卷须知

1．对观察者来说，偏振光的振动平面假设是顺时针旋转，那么为右旋〔＋〕，这样测得的＋α，也可以代表α ±〔n×180〕°的所有值。如读数为＋38°，实际上还可以是218°、398°、-142°等角度。因此，在测定未知物的旋光度时，至少要做一次改变浓度或者液层厚度的测定。如观察值为＋38°，在稀释五倍后，所得读数为＋7.6°，那么此未知物的旋光度α应该为＋7.6°×5＝＋38°。

2．仪器应放在空气流通和温度适宜的地方，并不宜低放，以免光学零部件、偏振片与受潮发霉及性能衰退。

3. 试管使用后，应及时用水或蒸馏水冲洗干净，揩干藏好。 4. 镜片不能用不洁或硬质布、纸去揩，以免镜片外表产生道子等。 5. 仪器不用时，应将仪器放入箱内或用塑料罩罩上，以防灰尘侵入。 6. 仪器、钠光灯管、试管等装箱时，应按规定位置放置，以免压碎。 7. 不懂装校方法，切勿随便拆动，以免由于不懂校正方法而无法装校好。

七、思考题

1．旋光度的测定具有什么实际意义？

2．浓度为10%的某旋光性物质，用1dm长的样品管测定旋光度，如果读数为 -6°，那么如何确定其旋光度是-6°还是+3°？

3．为什么在样品测定前要检查旋光仪的零点？通常用来做零点检查液的溶剂

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应符合哪些条件？

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4．使用旋光仪有哪些本卷须知？

如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！

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