Поляриметрія
Поляриметрія– оптичний неспектральний метод аналізу, що ґрунтується на обертанні плоскополяризованого монохроматичного променя світла оптично активними речовинами. Метод призначений визначення лише оптично активних речовин, здатних обертати площину поляризації світла.
У видимому світлі коливання електромагнітної хвилі відбуваються у різних напрямках.Плоскополяризованимназивається світло, коливання якого відбуваються в одній площині. При впорядкованих коливаннях у певному напрямку світло поляризоване лінійно і зазвичай зберігає первинне положення площини поляризації. Отримати плоскополяризоване світло можна із застосуванням кристалів, здатних пропускати світло одного певного коливання.
При проходженні поляризованого світла через оптично активну речовину відбувається поворот площини поляризації на деякий кут, званийкутом обертання площини поляризації (a).Цей кут залежить від природи оптично активної речовини та розчинника, концентрації та товщини шару розчину. Така залежність описується законом Біо:
де aуд - Питоме обертання площини поляризації світла; l – товщина шару розчину (довжина поляриметричної трубки), дм; с – концентрація речовини у розчині, г/см 3 .
Кожна оптично активна речовина характеризується певним питомим обертанням площини поляризації світла, що відбувається при проходженні через шар розчину товщиною 1 дм з концентрацією оптично активної речовини 1 г/см 3 . Питоме обертання залежить від природи речовини, довжини хвилі світла, температури та позначається, наприклад,
Якісний аналіз (ідентифікація речовини) виконують за питомим або молярним обертанням), вимірюючи кут обертання світла в стандартних умовах.
Кількісний аналіз проводять одним із методів:
Метод градуювального графіка.Для серії стандартних розчинів вимірюють кут обертання плоскополяризованого світла і будують графік координатах α =f (с). Графік лінійний і проходить через початок координат.
За законом Біоможна розрахувати концентрацію речовини в розчині, вимірявши кут обертання площини поляризації світла і знаючи питоме обертання речовини.
Пристрій поляриметра.Основними частинами приладу є джерело поляризованого світла -поляризаторта блок вимірювання -аналізатор(рис. 7).
Робота приладу ґрунтується на принципі вирівнювання яскравості розділеного на дві частини поля зору. Світловий потік від лампи 1 проходить через дихроматний світлофільтр 2, де відбувається монохроматизація світла (λ = 590 нм), і конденсор 3 потрапляє в поляризатор 4 – призму Ніколя, яка ділить промінь на дві складові є джерелом плоскополяризованого світла.
Мал. 7. Оптична схема поляриметра-сахариметра: 1 – джерело світла; 2 – світлофільтр; 3 – конденсор; 4 – поляризатор; 5 – поляриметрична трубка; 6 – клин лівого обертання; 7 – контрклін та малий кварцовий клин; 8 – аналізатор; 9 – окуляр
Поляризатор встановлений так, що площини поляризації обох променів становлять однакові кути з площиною поляризації аналогічної призми – аналізатора 8, тобто площини поляризатора та аналізатора паралельні. При цьому в окулярі 9 спостерігається рівномірне яскраве освітлення двох полів (рис. 8,а). При встановленні поляриметричної кювети 5 з оптично розчиномактивної речовини рівність освітленості двох полів порушується (рис. 8,б), оскільки змінюється кут обертання площини поляризації одного з променів під час проходження через розчин.
Для виміру кута відхилення площини поляризації променя необхідно зрівняти освітленість обох полів. Для цього в поляриметрі застосовують клиновий компенсатор, що складається з великого кварцового клина лівого обертання 6 (рис. 7), контркліну та малого кварцового клина правого обертання 7. Обертанням великого клина відносно малого підбирають товщину кварцової пластинки, необхідну для компенсації кута повороту площини. Площина поляризації променів у призмі Ніколя перпендикулярна до площини поляризації аналізатора. При цьому освітленість обох полів зору вирівнюється (рис. 8,в). Таке положення називають налаштуванням приладу «на темряву». Одночасно з великим клином переміщується шкала виміру кута.
Мал. 8. Зміна освітленості поля окуляра при вимірах