實(shí)驗(yàn)10 旋光度法測(cè)定葡萄糖的濃度教學(xué)教材.doc

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1、實(shí)驗(yàn)十旋光度的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解旋光儀的構(gòu)造和旋光度的測(cè)定原理2、掌握旋光儀的使用方法和比旋光度的計(jì)算方法二、預(yù)習(xí)要求理解旋光度的定義；了解影響旋光度的因素；了解旋光度的測(cè)定意義；了解碳水化合物的變旋光現(xiàn)象；思考本實(shí)驗(yàn)中如何保護(hù)旋光儀。三、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)一束單一的平面偏振光通過手性物質(zhì)時(shí)，其振動(dòng)方向會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)一定的角度，這種現(xiàn)象稱為旋光現(xiàn)象。物質(zhì)的這種使偏振光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)叫做旋光性，具有旋光性的物質(zhì)叫做旋光性物質(zhì)或旋光物質(zhì)。許多天然有機(jī)物都具有旋光性。由于旋光物質(zhì)使偏振光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以右旋（順時(shí)針方

2、向，記做“＋”）,也可以左旋（逆時(shí)針方向，記做“—”），所以旋光物質(zhì)又可分為右旋物質(zhì)和左旋物質(zhì)。由單色光源（一般用鈉光燈）發(fā)出的光，通過起偏棱鏡（尼可爾棱鏡）后，轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫嫫窆猓ê?jiǎn)稱偏振光）。當(dāng)偏振光通過樣品管中的旋光性物質(zhì)時(shí)，振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)一定角度。調(diào)節(jié)附有刻度的檢偏鏡（也是一個(gè)尼可爾棱鏡），使偏振光通過，檢偏鏡所旋轉(zhuǎn)的度數(shù)顯示在刻度盤上，此即樣品的實(shí)測(cè)旋光度α。其旋光原理如圖10-1所示。圖10-1旋光原理旋光度的大小除了取決于被測(cè)分子的立體結(jié)構(gòu)外，,還受到待測(cè)溶液的濃度、偏振光通過溶液的厚度（即樣品管的長(zhǎng)度）以及溫度、所用光

3、源的波長(zhǎng)、所用溶劑等因素的影響，這些因素在測(cè)定結(jié)果中都要表示出來。常用比旋光度來表示物質(zhì)的旋光性，比旋光度和旋光度的關(guān)系如下：純液體的比旋光度溶液的比旋光度上兩式中，表示旋光性物質(zhì)在溫度為t℃、光源的波長(zhǎng)為λ時(shí)的比旋光度；α為旋光儀所測(cè)得的旋光度；l為液層厚度（dm）；d為純液體的密度；c為溶液的濃度（g/ml）；t為測(cè)定時(shí)的溫度（℃）；λ為所用光源的波長(zhǎng)（nm）。例如25℃用波長(zhǎng)為589nm的鈉燈（D線）作光源測(cè)定某樣品的旋光度為右旋38°，則比旋光度記作[α]25D=＋38°。比旋光度是旋光性物質(zhì)的物理常數(shù)之一。通過測(cè)定旋光度

4、，可以鑒定物質(zhì)的純度、測(cè)定溶液的濃度、密度和鑒別光學(xué)異構(gòu)體。四、儀器和試劑旋光儀、洗瓶、膠頭滴管、濾紙；蒸餾水、5%葡萄糖溶液、未知濃度的葡萄糖溶液五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．旋光儀的結(jié)構(gòu)旋光度可以由旋光儀來測(cè)定。旋光儀有兩種：一種是數(shù)字自動(dòng)顯示測(cè)定結(jié)果的自動(dòng)旋光儀，另一種是目測(cè)刻度而得結(jié)果圓盤旋光儀，如圖10-2所示。圖10-2WXG-4圓盤旋光儀2．旋光度的測(cè)定（1）樣品溶液的配制準(zhǔn)確稱取一定量的樣品，在50ml的容量瓶中配成溶液。通常可以選用水、乙醇、氯仿作溶劑。若用純液體樣品直接測(cè)試，則測(cè)定前只需確定其相對(duì)密度即可。由于葡萄糖溶液具有

5、變旋光現(xiàn)象，所以待測(cè)葡萄糖溶液應(yīng)該提前24小時(shí)配好，以消除變旋光現(xiàn)象，否則測(cè)定過程中會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。（2）預(yù)熱打開旋光儀電源開關(guān)，預(yù)熱5～10分鐘，待完全發(fā)出鈉黃光后方可觀察使用。（3）調(diào)零在測(cè)定樣品前，必須先用蒸餾水來調(diào)節(jié)旋光儀的零點(diǎn)。洗凈樣品管后裝入蒸餾水，使液面略凸出管口。將玻璃蓋沿管口邊緣輕輕平推蓋好，不要帶入氣泡，旋緊（隨手旋緊不漏水為止，旋得太緊，玻片容易產(chǎn)生應(yīng)力而引起視場(chǎng)亮度發(fā)生變化，影響測(cè)定準(zhǔn)確度）上螺絲帽蓋。將樣品管擦干后放入旋光儀，合上蓋子。開啟鈉光燈，將刻度盤調(diào)在零點(diǎn)左右，會(huì)出現(xiàn)大于或小于零度視場(chǎng)的情

6、況。如圖10-3中a和b所示。旋動(dòng)粗動(dòng)、微動(dòng)手輪，使視場(chǎng)內(nèi)三部分的亮度一致，即為零點(diǎn)視場(chǎng)，如圖10-3c所示。記下刻度盤讀數(shù)，重復(fù)調(diào)零4~5次取平均值。若平均值不為零而存在偏差值，應(yīng)在測(cè)量讀數(shù)中將其減去或者加上。a.大于或小于零度視場(chǎng)b.零度視場(chǎng)c.小于或大于零度視場(chǎng)圖10-3三分視場(chǎng)的不同情況（4）測(cè)定樣品的測(cè)定和調(diào)零方法相同。每次測(cè)定之前樣品管必須先用蒸餾水清洗1~2遍，再用少量待測(cè)液潤(rùn)洗2～3次遍，以免受污物的影響，然后裝上樣品進(jìn)行測(cè)定。旋動(dòng)刻度盤，尋找較暗照度下亮度一致的零度視場(chǎng)。若讀數(shù)是正數(shù)為右旋；讀數(shù)是負(fù)數(shù)為左旋。讀數(shù)

7、與零點(diǎn)值之差，即為樣品在測(cè)定溫度時(shí)的旋光度。記下測(cè)定時(shí)樣品的溫度和樣品管長(zhǎng)度。測(cè)定完后倒出樣品管中溶液，用蒸餾水把管洗凈，擦干放好。按以上方法測(cè)定5%葡萄糖溶液的旋光度4~5次，測(cè)定值填入下表相應(yīng)位置。再測(cè)定未知濃度的葡萄糖溶液的旋光度4~5次，測(cè)定值填入下表相應(yīng)位置。（5）數(shù)據(jù)記錄與處理按表中設(shè)計(jì)的項(xiàng)目進(jìn)行相應(yīng)處理，最終求出未知濃度葡萄糖溶液的濃度。12345零點(diǎn)值零點(diǎn)平均值5%葡萄糖的旋光度旋光度平均值差值*比旋光度未知濃度葡萄糖的旋光度旋光度平均值差值*葡萄糖溶液濃度*差值＝旋光度平均值－零點(diǎn)平均值六、注意事項(xiàng)1．對(duì)觀察者來

8、說，偏振光的振動(dòng)平面若是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則為右旋（＋），這樣測(cè)得的＋α，也可以代表α±（n×180）°的所有值。如讀數(shù)為＋38°，實(shí)際上還可以是218°、398°、-142°等角度。因此，在測(cè)定未知物的旋光度時(shí)，至少要做一次改變濃度或者液層厚度的測(cè)定。