[科普中國(guó)]-旋光率

1911 年，阿喇果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)線偏振光通過(guò)某些透明物質(zhì)時(shí)，它的振動(dòng)面將會(huì)繞光的傳播方向轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，這種現(xiàn)象就叫旋光效應(yīng)，光的振動(dòng)面轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱(chēng)為旋光度，又稱(chēng)旋光率。使光的振動(dòng)面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)叫做旋光物質(zhì)（進(jìn)一步地，迎著光的傳播方向看，使光的振動(dòng)面順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的物質(zhì)叫右旋物質(zhì)，反之則為左旋物質(zhì)）。常見(jiàn)的旋光物質(zhì)有：石英、朱砂、酒石酸、食糖溶液、松節(jié)油等。旋光儀是測(cè)定旋光物質(zhì)旋光度的儀器，通過(guò)對(duì)旋光度的測(cè)定可確定物質(zhì)的濃度、純度、比重、含量等，可供一般的成分分析之用，廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、香料、制糖及食品、釀造等工業(yè)。

基本概念旋光率，又稱(chēng)旋光度，當(dāng)平面偏振光通過(guò)含有某些光學(xué)活性的化合物液體或溶液時(shí)，能引起旋光現(xiàn)象，使偏振光的平面向左或向右旋轉(zhuǎn)（按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)稱(chēng)為右旋，用“+”表示；按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)稱(chēng)為左旋，用“-”表示）1。

物體具有旋光性的條件物體具有旋光性，其結(jié)構(gòu)不能具有空間反演不變的性質(zhì)。對(duì)于分子可以隨機(jī)朝向的多晶或者溶液，分子必須具有手征性。由于有機(jī)分子本身的手征性導(dǎo)致的旋光性稱(chēng)為內(nèi)旋光，內(nèi)旋光分為左旋光和右旋光性，但如果一種物體內(nèi)部同時(shí)具有左右旋光或物體分子本身結(jié)構(gòu)具有相反的手性，則物體不表現(xiàn)旋光性。由于物體內(nèi)部同時(shí)具有左右旋光的分子而不表現(xiàn)旋光性稱(chēng)為外消旋性，而分子本身結(jié)構(gòu)具有相反的手性而不表現(xiàn)旋光性稱(chēng)為內(nèi)消旋性2。

旋光率的測(cè)定手性化合物的旋光度可用旋光儀來(lái)測(cè)定。旋光儀結(jié)構(gòu)如圖所示。其基本原理為從鈉光源發(fā)出的光，通過(guò)一個(gè)固定的Nikol棱鏡-起偏鏡變成平面偏振光。平面偏振光通過(guò)裝有旋光物質(zhì)的盛液管時(shí)，偏振光的振動(dòng)平面會(huì)向左或向右旋轉(zhuǎn)一定的角度。只有將檢偏棱鏡向左或向右旋轉(zhuǎn)同樣的角度才能使偏振光通過(guò)到達(dá)目鏡。向左或向右旋轉(zhuǎn)的角度可以從旋光儀刻度盤(pán)上讀出，即為該物質(zhì)的旋光度3。

下面以葡萄糖溶液的旋光度測(cè)定為例說(shuō)明旋光度的測(cè)試步驟：

1．待測(cè)溶液的配制：準(zhǔn)確量取0.50g/mL的葡萄糖和果糖樣品10.00mL，定容在100mL容量瓶中配成溶液。

2．旋光儀的零點(diǎn)校正：旋光儀接通電源，鈉光燈發(fā)光穩(wěn)定后（約5min），將裝滿(mǎn)蒸餾水的測(cè)定管放人旋光儀中，校正目鏡的焦距，使視野清晰。旋轉(zhuǎn)手輪，調(diào)整檢偏鏡刻度盤(pán)，使視場(chǎng)中三分視場(chǎng)的明暗程度一致，讀取刻度盤(pán)上所示的刻度值。反復(fù)操作兩次，取其平均值作為零點(diǎn)（零點(diǎn)偏差值）。

3．裝待測(cè)液：洗凈測(cè)定管后，用少量待測(cè)液潤(rùn)洗2-3次，注入待測(cè)液，并使管口液面呈凸面。將護(hù)片玻璃沿管口邊緣平推蓋好（以免使管內(nèi)留存氣泡），裝上橡皮填圈，擰緊螺帽至不漏水（太緊會(huì)使玻片產(chǎn)生應(yīng)力，影響測(cè)量）。用軟布擦凈測(cè)定管，備用（如有氣泡，應(yīng)趕至管頸突出處）。

4．旋光度的測(cè)定：換放盛有待測(cè)樣品的測(cè)試管，按上述方法測(cè)其旋光度值，重復(fù)兩次，取其平均值，由葡萄糖溶液的比旋光度計(jì)算濃度。

實(shí)驗(yàn)完畢，洗凈測(cè)定管，再用蒸餾水洗凈，擦干存放。注意鏡片應(yīng)用軟絨布揩擦，勿用手觸摸。

注意事項(xiàng)：

1、旋光管中不能有氣泡。

2、旋光管管蓋只要旋至不漏水即可。過(guò)緊了，旋鈕會(huì)造成損壞，或因玻片受力而致使有一定的假旋光。

3、實(shí)驗(yàn)完畢后，用蒸餾水洗凈旋光管，并擦干外壁，以防止金屬部件被腐蝕4。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

蒲富永 - 教授 - 西南大學(xué)