實驗四　旋光度的測定

當平面偏振光通過含有某些光學活性的化合物液體或溶液時，能引起旋光現象；具有旋光性的物質稱為旋光物質，或稱為光學活性物質。若手性化合物能使偏振面右旋（順時針），則稱為右旋體，用（+）表示；其對映體必使偏振面左旋（逆時針）相等角度，稱為左旋體，用（-）表示。偏振面被旋轉的角度，稱作旋光度（α）。

旋光儀是用來測定光學活性物質旋光能力大小和方向的儀器。通過對樣品旋光度的測量，可以確定物質的濃度、含量及純度等。旋光度測定廣泛用于制藥、藥檢、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工業生產和科研、教學部門，以實現化驗分析或過程質量控制。

【實驗目的】

1.掌握旋光儀的使用方法。

2.了解手性化合物的旋光性及其測定的原理、方法和意義。

【實驗原理】

手性化合物的旋光度與溶液濃度、溶劑、測定溫度、光源波長、測定管長度有關，因此旋光儀測定的旋光度α并非特征物理常數，同一化合物在不同條件下測得的旋光度就有不同的值。因此，為了比較不同物質的旋光性能，通常用比旋光度來表示物質的旋光性，比旋光度是物質特有的物理常數。

式中　α——旋光儀測定的度數；

t——測定時溫度（一般為20℃）；

D——旋光儀光源鈉光的D線波長，λ=589nm；

l——測定管長度，dm；

c——溶液濃度（g·mL-1），純液體可用密度。

手性化合物的旋光度可用旋光儀來測定。實驗室常用目測或自動旋光儀。旋光度的測定可以用來判斷手性化合物的純度及其含量。現對目測旋光儀介紹如下。

（1）基本構造

如圖1所示。

1—鈉光源；2—起偏鏡；3—半蔭片；4—盛液管；5—檢偏鏡；6—刻度盤；7—目鏡；8—固定游標

（2）基本原理

從鈉光源發出的光，通過一個固定的Nikol棱鏡——起偏鏡變成平面偏振光。平面偏振光通過裝有旋光物質的盛液管時，偏振光的振動平面會向左或向右旋轉一定的角度。只有將檢偏棱鏡向左或向右旋轉同樣的角度才能使偏振光通過到達目鏡。向左或向右旋轉的角度可以從旋光儀刻度盤上讀出，即為該物質的旋光度。

（3）外形

如圖2所示。

1—底座；2—電源開關；3—刻度盤轉動手輪；4—放大鏡座；5—視度調節螺旋；6—度盤游標；7—鏡桶；8—鏡桶蓋；9—鏡蓋手柄；10—鏡蓋連接圈；11—燈罩；12—燈座

（4）測定

從目鏡中可觀察到的幾種情況（圖3）：

①中間明亮，兩旁較暗。

②中間較暗，兩旁較明亮。

③明暗相等的均一視場。

測定時，旋轉手輪，調整檢偏鏡刻度盤，應調節視場成明暗相等的均一視場，讀取刻度盤上所示的刻度值。讀數（同游標卡尺）刻度盤分兩個半圓分別標出0°～180°（圖4），固定游標分為20等分。讀數時，先讀游標的0落在刻度盤上的位置（整數值），再用游標尺的刻度盤畫線重合的方法，讀出游標尺上的數值（可讀出兩位小數）。

【儀器試劑】

儀器：旋光儀。

試劑：葡萄糖溶液（2dm旋光管），果糖溶液（1dm）濃度均為0.10g·mL-1。

【實驗步驟】

1.待測溶液的配制

用移液管準確移取10mL或20mL甲醇至圓底燒瓶中溶解樣品，配成均勻透明的溶液，備用。

2.裝待測液

洗凈測定管后，用少量待測液潤洗2～3次，注入待測液，并使管口液面呈凸面。將護片玻璃沿管口邊緣平推蓋好（以免使管內留存氣泡），裝上橡皮填圈，擰緊螺帽至不漏液（太緊會使玻片產生應力，影響測量）。用軟布擦凈測定管，備用（如有氣泡，應趕至管頸凸出處）。

3.旋光儀的零點校正

旋光儀接通電源，鈉光燈發光穩定后（約5min），將裝滿甲醇的測定管放入旋光儀中，校正目鏡的焦距，使視野清晰。旋轉手輪，調整檢偏鏡刻度盤，使視場中三分視場的明暗程度一致，讀取刻度盤上所示的刻度值。反復操作兩次，取其平均值作為零點（零點偏差值）。

4.旋光度的測定

換放盛有待測樣品的測試管，按上述方法測其旋光度值，重復兩次，取平均值，由樣品溶液的濃度計算比旋光度。實驗完畢，洗凈測定管，再用乙醇洗凈，擦干存放。

【注意事項】

注意鏡片應用軟絨布揩擦，勿用手觸摸。

【思考題】

1.糖的溶液為何要放置一天后再測旋光度？

2.旋光度和比旋光度有何不同？