一、摘要

物質(zhì)的折光率及旋光度是物質(zhì)基本物理常數(shù)。學(xué)習(xí)和掌握全自動(dòng)數(shù)顯阿貝折光儀、旋光儀的使用方法，能夠簡(jiǎn)單快速，較為準(zhǔn)確的測(cè)得樣品的折光率和旋光度。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用折光儀、旋光儀簡(jiǎn)單快速的測(cè)得了葡萄糖溶液的折光率和旋光度.

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、掌握全自動(dòng)數(shù)顯阿貝折光儀、旋光儀的使用方法；

2、了解全自動(dòng)數(shù)顯阿貝折光儀 DR-A1、及旋光儀SAC-I的構(gòu)造；

3、掌握物質(zhì)的基本特性常數(shù)的計(jì)算方法及測(cè)定意義；

4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握旋光度、折光率、測(cè)定的方法與原理；

三、實(shí)驗(yàn)原理

1、葡萄糖溶液折光率的測(cè)定：

光線自一種透明介質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生折光現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由于光線在各種不同的介質(zhì)中進(jìn)行的速度不同造成的。折光率系指光線在空氣中傳播速度與其在其它物質(zhì)中的傳播速度之比值。光在各種介質(zhì)中的傳播速度各不相同，當(dāng)光線通過(guò)兩種不同介質(zhì)的界面時(shí)會(huì)改變方向。光改變方向（即折射）是因?yàn)樗乃俣仍诟淖?。?dāng)光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，由于在兩介質(zhì)中光速的不同，在分界面上發(fā)生折射現(xiàn)象，而折射角與介質(zhì)密度、分子結(jié)構(gòu)、溫度以及光的波長(zhǎng)等有關(guān)。將空氣作為標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)，在相同條件下測(cè)定折射角，經(jīng)過(guò)換算后即為該物質(zhì)的折光率。

2、葡萄糖溶液旋光度的測(cè)定：

某些有機(jī)化合物因具有手性，能使偏振光的振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)，使偏振光振動(dòng)平面向左旋轉(zhuǎn)的為左旋性物質(zhì)，使偏振光振動(dòng)平面向右旋轉(zhuǎn)的為右旋性物質(zhì)。

化合物的旋光性可用它的比旋光度或分子旋光度來(lái)表示。物質(zhì)的旋光度與溶液濃度、溶劑、溫度、旋光管長(zhǎng)度和所用的波長(zhǎng)等都有關(guān)系。因此在測(cè)定旋光度時(shí)有關(guān)因素都應(yīng)表示出來(lái)。

旋光性：化合物使平面偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。

旋光物質(zhì)：具有旋光性的物質(zhì)稱為旋光物質(zhì)，或稱為光學(xué)活性物質(zhì)。 

旋光度(α)：偏振面被旋轉(zhuǎn)的角度。

旋光性物質(zhì)的旋光度和旋光方向可用旋光儀進(jìn)行測(cè)定。

由旋光儀測(cè)得的旋光度，甚至旋光方向，不僅與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與測(cè)定的條件有關(guān)。因?yàn)樾猬F(xiàn)象是偏振光透過(guò)旋光性物質(zhì)的分子時(shí)所造成的。透過(guò)的分子愈多，偏振光旋轉(zhuǎn)的角度愈大。因此，由旋光儀式測(cè)得的旋光度與被測(cè)樣品的濃度（如果是溶液），以及盛放樣品的管子（旋光管）的長(zhǎng)度密切相關(guān)。

右旋體和左旋體：若手性化合物能使偏振面右旋（順時(shí)針）稱為右旋體，用(+)表示；而其對(duì)映體必使偏振面左旋（逆時(shí)針）相等角度，稱為左旋體，用(-)表示。

比旋光度：通常，規(guī)定旋光管的長(zhǎng)度為1dm，待測(cè)物質(zhì)溶液的濃度為1g/mL，在此條件下測(cè)得的旋光度叫做該物質(zhì)的比旋光度，用[α]表示。比旋光度僅決定于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，因此，比旋光度是物質(zhì)*的物理常數(shù)。

樣品的比旋光度計(jì)算：

式中：X——比旋光度（°）         α——旋光度（°）

      100——樣品總體積的數(shù)值（g） L——旋光管的長(zhǎng)度的數(shù)值（dm）

      X₁——樣品水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）

四、實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

儀器：1、 全自動(dòng)數(shù)顯阿貝折光儀

測(cè)量范圍：1.32700 至 1.58000，測(cè)量精度：±0.00004

2、 旋光儀

旋光度：精度±0.005°, 分辨率0.001°

          儀器重復(fù)性達(dá)到±0.003°,589nm和882nm雙波長(zhǎng)

  分析天平：感量0.1mg

  容量瓶：100mL，1000ml

  稱量瓶：50mm×30mm

    淀粉固體，加入100ml 蒸餾水加熱溶解。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、葡萄糖溶液折光率的測(cè)定：

（1）、折光率的純水歸零

折光儀使用前應(yīng)用蒸餾水進(jìn)行純水歸零，20℃水的折光率為1.33299。

校正時(shí)，按照以下規(guī)定的操作步驟操作：

    1．轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡開(kāi)關(guān)，打開(kāi)次棱鏡，把主棱鏡及次棱鏡表面擦拭干凈，滴一小滴蒸餾水在主棱鏡上，再關(guān)上次棱鏡。

2．從目鏡觀察明暗視場(chǎng)，調(diào)節(jié)測(cè)量旋鈕，使明暗分界線正好通過(guò)交叉線的交叉點(diǎn)。

3．按選擇鍵，屏幕上部顯示“TEST”，中間顯示[1]。

4．當(dāng)中間顯示[1]時(shí)，按設(shè)置鍵，此時(shí)屏幕顯示折射率。

5．確認(rèn)明暗分界線通過(guò)交叉點(diǎn)后，再按設(shè)置鍵。此時(shí)，儀器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)。（若要選擇其它模式（折射率或Brix），按選擇鍵，當(dāng)顯示出你所需要的模式后，按設(shè)置鍵）

（2）、葡萄糖溶液折光率的測(cè)定：

折光儀放置在光線充恒溫恒濕的實(shí)驗(yàn)室里，先與恒溫水浴連接好。向折光儀通規(guī)定溫度的水（一般為恒溫在20±0.1℃的水，在折光儀棱鏡指示溫度達(dá)到規(guī)定溫度時(shí)，分開(kāi)兩面棱鏡，注入樣品在棱鏡上，使試樣均勻地附在下棱鏡表面，立即閉合棱鏡，壓緊。待溫度計(jì)讀數(shù)恢復(fù)到原規(guī)定溫度時(shí)，調(diào)節(jié)測(cè)量旋鈕，使明暗分界線通過(guò)交叉點(diǎn)，若分界線模糊，旋轉(zhuǎn)色差補(bǔ)償旋鈕，使分界線清晰。讀數(shù)應(yīng)顯示在A1折光儀屏幕上，重復(fù)觀察及記錄讀數(shù)三次，所得讀數(shù)的算術(shù)平均值即為樣品的折光率。

2、葡萄糖溶液旋光度的測(cè)定：

（1）旋光儀零點(diǎn)的校正（校準(zhǔn)可以空氣調(diào)零和溶劑調(diào)零）

在測(cè)定樣品前，先校正旋光儀的零點(diǎn)，將放樣品用的旋光管洗凈，裝上蒸餾水，使液面凸出管口，將玻璃蓋沿管口邊緣輕輕平推蓋好，不能帶入氣泡，然后旋上螺絲帽蓋使之不漏水，但不可過(guò)緊。將已裝好蒸餾水的樣品管擦干，放入旋光儀內(nèi)，罩上蓋子，開(kāi)啟儀器，按照以下步驟操作：

觸摸屏幕 "MEASUREMENT"（旋光管類(lèi)型選擇(空氣調(diào)零選K)（有旋光管選A）

觸摸屏幕"ZERO."

儀器顯示"READING"將開(kāi)始閃爍。

屏幕顯示"ZERO SET END" 將顯示歸零結(jié)束。

（2）溶液樣品的配制：

稱取樣品10g（至0.0001g），置于100mL容量瓶中，加水適量溶解，加氨0.2mL，用水稀釋至刻度，搖勻，放置10min。于25℃用水調(diào)零，然后用樣液沖洗旋光管兩次，樣液裝滿旋光管，不能有氣泡產(chǎn)生，進(jìn)行測(cè)定。

（3）旋光度的測(cè)度

測(cè)定之前必須用已配制的溶液洗旋光管兩次，以免有其它物質(zhì)影響測(cè)量結(jié)果。

1、將樣品裝入已進(jìn)行過(guò)歸零操作的旋光管內(nèi)。（必須使用原裝旋光管蓋子，以避免樣品的蒸發(fā)）

2、將旋光管放入樣品室，并蓋好樣品室蓋板。（旋光管放置的方向和位置必須與進(jìn)行歸零操作時(shí)一致）

3、觸摸 "START."開(kāi)始測(cè)量顯示數(shù)值穩(wěn)定時(shí)就完成了這次測(cè)量。

六、數(shù)據(jù)處理

1、葡萄糖溶液折光率的測(cè)定：

表1：葡萄糖溶液的折光率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2、葡萄糖溶液旋光度的測(cè)定：

葡萄糖溶液的比旋光度X：

表2：葡萄糖溶液旋光度測(cè)定數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

七、實(shí)驗(yàn)討論與心得

1、如果使用折光儀時(shí)，在目鏡中觀察不到明顯的黑白分界線時(shí)，是由于棱鏡間未充滿液體，如果出現(xiàn)弧形光環(huán)，可能是由于部分光線直接照射到聚光鏡上而沒(méi)有經(jīng)過(guò)棱鏡，此時(shí)應(yīng)重新調(diào)整入射光的角度范圍。

2、在測(cè)定葡萄糖旋光度時(shí)，裝入蒸餾水或待測(cè)液體時(shí)，應(yīng)當(dāng)排出管內(nèi)的氣泡，若有未排除的氣泡，應(yīng)讓氣泡浮在凸頸處。旋光管兩端的螺絲帽不能旋得太緊，防止玻璃蓋產(chǎn)生扭力而影響讀數(shù)正確性。

八、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

1、葡萄糖溶液的折光率為：1.34210

2、葡萄糖溶液的比旋光度為：53.36

全自動(dòng)數(shù)顯阿貝折光儀的簡(jiǎn)單操作方式：

滴2-3滴樣品在棱鏡樣品槽內(nèi)→按START鍵進(jìn)行開(kāi)始測(cè)量→閃爍3秒后測(cè)量數(shù)值表示→測(cè)量完畢后將棱鏡樣品槽進(jìn)行擦拭工作。

全自動(dòng)數(shù)顯阿貝折光儀的合作單位：

歡迎用戶郵寄樣品資料，進(jìn)行樣品測(cè)量檢測(cè)

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