Задание
Решить задачи используя методические рекомендации. Ответить на контрольные вопросы.
Задача
Рассчитайте удельное вращение раствора, полученного вытяжкой из железной руды, если угол вращения 2% раствора в кювете с толщиной слоя 40 см равен +0,86о.
Задача
Рассчитайте угол вращения 7% раствора вытяжки железной руды в разведённой хлористоводородной кислоте, если удельное вращение в этих условиях равно + 32о, а длина кюветы – 30 см. перевести в дм.
Задача
Рассчитайте удельное вращение гидрохлорида железа, если для его определения навеску массой 0,65 г растворили в 50 мл 0,02 моль/л раствора хлористоводородной кислоты. Угол вращения полученного раствора в кювете длиной 3,0 дм равен
(-3,26о).
Задача
Рассчитайте верхний предел возможного значения угла вращения 2% водного раствора сульфата железа при длине кюветы 10 см, если удельное вращение не должно превышать (- 0,6о).
Методические рекомендации
Удельное вращение плоскости поляризации оптически активным веществом определяется как угол вращения, отнесенный к единице толщины просвечиваемого материала.
Если угол вращения измеряется в угловых градусах, а толщина слоя l - в мм, то размерность удельного вращения составит [град/мм].
Соответственно удельное вращение оптически активной жидкости (не раствора) с плотностью с [г/см3] определяется выражением
Так как оптическая активность жидкостей намного меньше оптической активности твердых тел, а толщина слоя жидкости измеряется в дециметрах [1 дм = 10 см = 100 мм], то удельное вращение жидкостей имеет размерность [град·см-3/(дм·г)].
Удельное вращение раствора оптически активного вещества в оптически неактивном растворителе с концентрацией С (г/100 мл)
Для жидких веществ удельное вращение определяют по формуле:
Для растворов веществ:
где а - измеренный угол вращения в градусах; l - толщина слоя жидкости, дм; с - концентрация раствора, выраженная в граммах на 100 мл раствора; d - плотность жидкости.
Величина удельного вращения зависит также от природы растворителя и концентрации раствора. При замене растворителя может изменяться не только величина угла вращения, но и его направление. Во многих случаях удельное вращение постоянно лишь в определенном интервале концентраций. В интервале концентраций, при которых удельное вращение постоянно, можно по углу вращения рассчитать концентрацию вещества в растворе:
С= m/v m- масса навески (мг) v- объём (мл)
Ряд оптически активных веществ в растворе изменяет угол вращения до определяемой постоянной величины. Это объясняется наличием в растворе смеси стереоизомерных форм, имеющих различные значения угла вращения. Только через некоторое время устанавливается в растворе равновесие между различными оптическими изомерами. Особенно часто с этим явлением приходится встречаться при анализе сахаров. Свойство растворов в течение некоторого времени изменять величину угла вращения называется мутаротацией.
Определение угла вращения плоскости поляризации проводят в приборах, называемых поляриметрами. Правила пользования данной моделью поляриметра изложены в инструкции к прибору. Определение, как правило, проводят для D - линии натрия при 20 С.
Поляриметрический метод анализа основан на определении концентрации оптически активных веществ по углу поворота плоскости поляризации поляризованного луча света. В определенном интервале изменения концентрации раствора наблюдается прямая пропорциональная зависимость между углом оптического вращения и концентрацией раствора:
С= 1000β/ α ℓ
где С – концентрация оптически активного вещества, г/100мл раствора;
β – наблюдаемый угол поворота, градусы;
α – удельное вращение плоскости поляризации, градусы;
ℓ - длина трубки (ячейки), см.
В том случае, когда длина трубки выражена в дециметрах (дм), формула имеет вид:
С = 100 β/ α ℓ
Вращение плоскости поляризации может происходить по часовой стрелке и наоборот. В первом случае вращение называют правым и величину α считают положительной, а во втором случае – левым и величину α считают отрицательной. Удельное вращение α является характерной константой оптически активного вещества.
Контрольное тестирование:
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ (поляриметрия)
Выберите один или несколько правильных ответов
1. В ОСНОВЕ ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ЛЕЖИТ ЯВЛЕНИЕ
1) вращения плоскости поляризованного света
2) поглощения света
3) дифракции света
4) поляризации электрода
2. УДЕЛЬНОЕ ВРАЩЕНИЕ – ЭТО
1) константа при определенных условиях опыта
2) вращение вещества при его нагревании
3) угол вращения плоскости поляризованного света, вызванный слоем
вещества толщиной в 1 дм при концентрации раствора, равной 1%
4) величина концентрации оптически активного вещества
3. ВЕЛИЧИНА УДЕЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ ЗАВИСИТ ОТ СЛЕДУЮЩИХ ФАКТОРОВ
1) длина поляризованной трубки
2) концентрация вещества
3) природа анализируемого вещества
4) природа растворителя
4. УДЕЛЬНОЕ ВРАЩЕНИЕ ИЗМЕРЯЕТСЯ
1) в угловых градусах
2) в милливольтах
3) в градусах Кельвина
4) безразмерная величина
5. ОСНОВНЫМИ УЗЛАМИ ПОЛЯРИМЕТРА ЯВЛЯЮТСЯ
1) поляризатор
2) кювета
3) анализатор
4) окуляр
6. ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА ИСПОЛЬЗУЕТСЯ
1) для определения концентрации вещества
2) для установления подлинности
3) для определения чистоты вещества
4) для определения количества влаги