有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)八折光率和旋光度的測(cè)定

1、有機(jī)化學(xué)試驗(yàn)八折光率和旋光度的測(cè)定有機(jī)化學(xué)試驗(yàn)八折光率和旋光度的測(cè)定 2試驗(yàn)八折光率和旋光度的測(cè)定一試驗(yàn)?zāi)康模?. 學(xué)習(xí)有機(jī)化合物折光率的測(cè)定。2. 了解旋光儀、折光儀的構(gòu)造。3.把握旋光儀、折光儀的測(cè)定方法。4. 學(xué)習(xí)比旋光度的計(jì)算。二試驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)：1. 折光率的測(cè)定原理及方法。旋光度的測(cè)定原理及方法。三試驗(yàn)裝置和藥品：主要試驗(yàn)儀器： 阿貝折光儀WZX1 光學(xué)度盤旋光儀主要化學(xué)試劑：5%和15%葡萄糖末知濃度葡萄糖蒸餾水 重蒸餾水、無(wú)水乙醇、乙酸乙酯、甘油、丙酮【折射率】1.35920等待測(cè)液。擦鏡紙或者脫脂棉。試驗(yàn)類型：根底性 試驗(yàn)學(xué)時(shí)：4 學(xué)時(shí)四試驗(yàn)裝置圖：五試驗(yàn)原理：折光儀的原理：由

2、于光在不同介質(zhì)中傳播的速度不同。所以光線從一個(gè)介質(zhì)進(jìn)入到另一個(gè)介質(zhì)時(shí)，由于傳播速度轉(zhuǎn)變，也使傳播方向發(fā)生轉(zhuǎn)變只要入射光的方向與兩個(gè)介質(zhì)間的界面不 垂直，這種現(xiàn)象稱作光的折射現(xiàn)象。光線在空氣中的速度(V) 與它在液體中的速度(V空) 之比定義為該液體的折光率(n) 。液n= V/V空液一個(gè)介質(zhì)的折光率，就是光線從真空進(jìn)入這個(gè)介質(zhì)時(shí)的入射角 與折射角 的正弦之比，該比值n 即為該介質(zhì)確實(shí)定折光率。通常測(cè)定的折光率，都是以空氣作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。n = V/V空液=sin/sin折光率是有機(jī)化合物最重要的物理常數(shù)之一，它能準(zhǔn)確而便利地測(cè)定出來(lái)。作為液體物質(zhì)純度的標(biāo)準(zhǔn)，它比沸點(diǎn)更為牢靠。利用折光率，可鑒定

3、末知化合物。假設(shè)一個(gè)化合物是純的， 那么就可以依據(jù)所測(cè)得的折光率排解考慮中的其它化合物，而識(shí)別出這個(gè)末知物來(lái)。折光率也用于確定液體混合物的組成。物質(zhì)的折光率不但與它的構(gòu)造和光線波長(zhǎng)有關(guān)，而且也受溫度、壓力等因素的影響。所以nDt D 是以鈉燈的D 線(5893A) 作光源，t 是與折光率相對(duì)應(yīng)的溫度。用斯內(nèi)爾snell定律表示為：nsin /sin ， 是入射光空氣中與界面垂線之間的夾角， 是在液體中BA見1。用單色光要比白光測(cè)得的折光率更為準(zhǔn)確，所以測(cè)定折光率時(shí)要用鈉光A589 nm。1 光線的折射折光率是液體有機(jī)化合物重要的特性常數(shù)之一，折光率的測(cè)定，常用的是阿貝Abbe折光儀。阿貝折于液

4、體有機(jī)化合物。只是在周密的測(cè)定工作中，才考慮壓力因素。所以，在測(cè)定折光率時(shí)必需注明所用的光線和溫度，常用ntD 表示。DD589 nm作光源，常用的折光儀雖然是用白光為光源，但用棱鏡系統(tǒng)加以補(bǔ)償，實(shí)Dt是測(cè)定折射率時(shí)的溫度。例如n20D1.332020時(shí)，該介質(zhì)對(duì)鈉光D1.3320。13.51045.510471044104為其溫度變1是不同溫度下純水和乙醇的折光率。1不同溫度下純水和乙醇的折光率溫度/1820242832水的折光率1.333171.332991.332621.332191.33164乙醇的折光率1.361291.360481.358851.357211.355572 測(cè)定液體

5、折光率的儀器(阿貝折光儀) 見以下圖】當(dāng)光線由介質(zhì)A 進(jìn)入介質(zhì)B，假設(shè)介質(zhì)A 對(duì)于介質(zhì)B 是疏物質(zhì)，即n n 時(shí)，則折射角AB必小于入射角 ， 當(dāng)入射角 90時(shí)，Sin =1。這時(shí)折射角到達(dá)最大值，稱為臨界角，用表示。很明顯，在肯定波長(zhǎng)與肯定條件下，0n = 1 / Sin也是一個(gè)常數(shù)，它與折光率的關(guān)系是：0可見，通過測(cè)定臨界角0就可以得到折光率，這就是通常所用阿貝折光儀的根本光學(xué)原理。0為了測(cè)定值，阿貝折光儀承受了“半明半暗”的方法，就是讓單色光由 0-90的全部0角度從介質(zhì)A 射入介質(zhì)B，這時(shí)介質(zhì)B 中臨界角以內(nèi)的整個(gè)區(qū)域均有光線通過，因而是光明的。而臨界角以外的全部區(qū)域沒有光線通過，因而

6、是暗的。明暗兩區(qū)域的界限格外清楚。假設(shè)在介B旋光度測(cè)定的原理:旋光度是指光學(xué)活性物質(zhì)使偏振光的振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度。旋光度的測(cè)定對(duì)于爭(zhēng)辯具有光學(xué)活性的分子的構(gòu)型及確定某些反響機(jī)理具有重要的作用。某些有機(jī)物因具有手性分子，能使偏光振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)，使偏光振動(dòng)向左旋轉(zhuǎn)的為左旋性物 質(zhì)，使偏光振動(dòng)向右旋轉(zhuǎn)的為右旋性物質(zhì)。比旋光度是物質(zhì)特性常數(shù)之一，測(cè)定旋光度，可以檢定旋光性物質(zhì)的純度和含量。測(cè)定旋光度的儀器叫旋光儀，其根本構(gòu)造如上圖所示。2純液體的比旋光度tD1d溶液的比旋光度tD 1c定量測(cè)定溶液或液體旋光程度的儀器稱為旋光儀，其工作原理見圖2.11。常用的旋光儀主要有光源、起偏鏡、樣品管和檢偏鏡幾局部

7、組成。光源為炎熱的鈉光燈。 起偏鏡是由兩塊光學(xué)透亮的方解石粘合而成，也稱尼科爾棱鏡。其作用是使自然光通過后產(chǎn)生所需要的平面偏振光。尼科爾棱鏡的作用就像一個(gè)柵欄，一般光是在所用平面振動(dòng)的電磁波， 通過棱晶時(shí)只有和棱鏡晶軸平行的平面振動(dòng)的光才能通過。這種只在一個(gè)平面振動(dòng)的光叫做平面偏振光，簡(jiǎn)稱偏光。樣品管裝待測(cè)的旋光性液體或溶液，其長(zhǎng)度有1dm2dm光度較小或溶液濃度較稀的樣品，最好承受2dm 長(zhǎng)的樣品管，當(dāng)偏光通過盛有旋光性物質(zhì)的樣品管后，因物質(zhì)的旋光性使偏光不能通過其次個(gè)棱晶檢偏鏡，必需將檢偏鏡扭轉(zhuǎn)肯定角度后才能通過，因此，要調(diào)整檢偏鏡進(jìn)展配光，由裝在檢偏鏡上的標(biāo)尺盤上移動(dòng)的角度，可指示出檢偏

8、鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角度，即為該物質(zhì)在此濃度的旋光度。使偏振光平面對(duì)右旋轉(zhuǎn)順時(shí)針方向的旋光性物質(zhì)叫做右旋體，向左旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針方向 的叫做左旋體。物質(zhì)的旋光度與測(cè)定時(shí)所用溶液的濃度，樣品管的長(zhǎng)度、溫度，所用光源的波長(zhǎng)及溶劑的性質(zhì)等因素有關(guān)，因此，常用比旋光度來(lái)表示物質(zhì)的旋光性。式中：表示旋光性物質(zhì)在t，光源波長(zhǎng)為入時(shí)的比旋光度。.為標(biāo)尺盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度的讀數(shù)，既旋光度。.ldm表示。.c1ml如測(cè)定的旋光活性物質(zhì)為純液體，比旋光度可由下式求出：at= a/d.l入式中：d 為純液體的密度g/cm3表示比旋光度時(shí)通常還要標(biāo)明測(cè)定時(shí)所用的溶劑。為了準(zhǔn)確推斷旋光度的大小，測(cè)定時(shí)通常在視野中分出三分視場(chǎng)見上圖，當(dāng)檢偏鏡的偏振

9、面與通過棱鏡的光的偏振面平行時(shí)，我們通過目鏡可以觀看 到圖所示當(dāng)中光明，兩旁較暗；假設(shè)檢偏鏡的偏振面與起偏鏡偏振面平行時(shí)，可觀看到圖所示當(dāng)中較暗，兩旁光明；只有當(dāng)檢偏鏡的偏振面處于1/2 的半暗角的角度時(shí)，視場(chǎng)內(nèi)明暗相等。這一位置作為零度，使標(biāo)尺上00。測(cè)定時(shí)，調(diào)整視場(chǎng)內(nèi)明暗相等，以使觀看結(jié)果準(zhǔn)確。旋光性是化合物分子手性構(gòu)造的特征性表現(xiàn)，爭(zhēng)辯分子的旋光性可以了解其分子構(gòu)造的一 些重要的規(guī)律。旋光性是指旋光性物質(zhì)在一束平面偏振光通過這種物質(zhì)時(shí)，使其振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度的性質(zhì)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)角度稱為旋光度，其方向和大小與該物質(zhì)分子的立體構(gòu)造有關(guān)，在有機(jī)化學(xué)試驗(yàn)八折光率和旋光度的測(cè)定有機(jī)化學(xué)試驗(yàn)八折光率和

10、旋光度的測(cè)定 5溶液狀態(tài)下還與溶液的濃度有關(guān)及測(cè)定時(shí)的儀器條件有關(guān)。旋光儀是測(cè)定物質(zhì)旋光性的儀器。六試驗(yàn)內(nèi)容及步驟：.折射率測(cè)定：1，將折射儀置于光源充分的桌面上，和恒溫水浴相連，調(diào)整所需溫度，通常為20-25oC。2，恒溫后，翻開直角棱鏡的閉合旋鈕，用脫脂棉取少量丙酮清洗上下鏡面。待丙酮揮發(fā)后，用 滴管把待測(cè)液體 2-3 滴均勻滴在磨砂棱鏡上，要求液體布滿整個(gè)視場(chǎng)。關(guān)緊棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡，使視場(chǎng)最使視場(chǎng)最亮。輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)左面度盤，并在右鏡筒內(nèi)找到明暗分界或彩色光帶，再轉(zhuǎn)動(dòng)消 色調(diào)整器，至看到一個(gè)明晰分界限，轉(zhuǎn)動(dòng)左面刻度盤，是分界限對(duì)準(zhǔn)“十”字穿插點(diǎn)上，并讀 2-33，旋轉(zhuǎn)刻度旋鈕，由1.3000開

11、頭向前轉(zhuǎn)動(dòng)量程為從1.30000至1.7000，周密度為在目鏡中找到明暗分界限或彩色光帶，再轉(zhuǎn)動(dòng)消色散旋鈕，直到看到一清楚明暗分界限。注： 滴加樣品時(shí)應(yīng)留意切勿使滴管尖端直接接觸鏡面，以防造成割痕。滴加液體要適量，分布要均 勻，對(duì)于易揮發(fā)液體，應(yīng)快速測(cè)定折光率。4，再轉(zhuǎn)動(dòng)刻度旋鈕，使分界限對(duì)準(zhǔn)“+“穿插線中心，如上圖所示，并讀折光率，重復(fù)2-3 次。5，用同樣的方法分別測(cè)定無(wú)水乙醇，乙酸乙酯，甘油的折光率并記錄。6，試驗(yàn)完畢，用脫脂棉取少量丙酮清洗上下鏡面，整理好折光儀及試驗(yàn)臺(tái)。.旋光度測(cè)定:220V5零點(diǎn)校正: 即在旋光管未放進(jìn)樣品時(shí)和布滿蒸餾水或待測(cè)樣品的溶劑時(shí)，觀看零度視場(chǎng)是否全都，如不

12、全都說(shuō)明零點(diǎn)有誤差，應(yīng)在測(cè)量讀數(shù)中減去或加上這一偏差值。在測(cè)定樣品前，需 先校正旋光儀的零點(diǎn)。將樣品管洗好，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，不漏水，不要過緊。將樣品管擦干，放入旋 光儀內(nèi)，罩上蓋子，將標(biāo)尺盤在零點(diǎn)左右，旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)、微動(dòng)手輪，使視場(chǎng)內(nèi)和局部的亮度 均勻全都，登記讀數(shù)。重復(fù)操作至少五次，取其平均值，假設(shè)零點(diǎn)相差太大，應(yīng)重校正。用蒸 餾水校正旋光儀的零點(diǎn)。用同樣的方法分別測(cè)定 5%，15%和未知樣品葡萄糖溶液的旋光度兩次并記錄。注：測(cè)定溶液的旋光度前，需用該溶液洗滌盛液管兩次。讀出旋光度 ,扣除零點(diǎn)，得到試樣的旋光度： -

13、o0.10.5g溶液不清亮?xí)r需用定性濾紙加以過濾。計(jì)算比旋光度：測(cè)得旋光度并換算為比旋光度后，按下式求出樣品的光學(xué)純度(op) 。光學(xué)純度的定義是：旋光性產(chǎn)物的比旋光度除以光學(xué)純?cè)嚇釉谝粯訔l件下的比旋光度。即：opt觀測(cè)值t理論值 DD七試驗(yàn)留意事項(xiàng)：認(rèn)真預(yù)習(xí)試驗(yàn)內(nèi)容，把握折光儀和旋光儀的使用操作方法。嚴(yán)格依據(jù)儀器操作方法做試驗(yàn)。操作時(shí)嚴(yán)禁油手或汗手觸及光學(xué)零部件。擦洗鏡面時(shí)只能用絲巾或擦鏡紙吸干液體，不能用力擦，以防將毛玻璃面擦花。擊，以防光學(xué)零部件損傷及影響精度。本試驗(yàn)的成敗關(guān)鍵定結(jié)果。3、待測(cè)液體加得過少或分布不均時(shí)，視野明暗線不清楚，應(yīng)補(bǔ)加樣品。八試驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容：.阿貝折光儀的維護(hù)：. Abbe 折光儀在使用前后，棱鏡均需用丙酮或乙醚洗凈，并枯燥之。滴管或其它硬物均不得接觸鏡面。擦洗鏡面時(shí)只能用絲巾或擦鏡紙吸干液體，不能用力擦，以防將毛玻璃面擦花。. 用完后，要流盡金屬套中的恒溫水。拆下溫度計(jì)并放在紙?zhí)淄仓校瑢x器擦凈，放入盒中。. 擊，以防光學(xué)零部件損傷及影響精度。. 酸、堿等腐蝕性液體不得使用Abbe 折光儀測(cè)其折光率，可使用浸入式折光儀測(cè)定。. 折光儀不用時(shí)應(yīng)放在箱內(nèi)，箱內(nèi)需放入枯燥劑。水箱應(yīng)放在枯燥空氣流通的室內(nèi)。二.旋光儀的維護(hù)旋光儀應(yīng)放在通風(fēng)枯燥和溫度適宜的地方，以免受潮發(fā)霉。4 小時(shí)。假設(shè)使用時(shí)間較長(zhǎng)，中間應(yīng)關(guān)熄1015試管用后要準(zhǔn)時(shí)將溶液倒出，用蒸餾