物质旋光性的测量

物质的旋光性及其测定一、旋光的概念线偏振光在通过某些物质后，它的振动面发生了旋转，这种现象称为旋光。

某些物质具有能，使线偏振光发生旋转的性质，称为旋光性。

这些具有旋光性的物质，称为旋光物质。

1811年法国物理学家Arago首先发现，当线偏振光沿光轴方向在石英中传播时，偏振光的振动面会发生旋转。

大约同时，Boit在各种自然物质的蒸气和液态形态下也看到了同样的现象，他还发现有左旋和右旋两种情况。

1822年，Herschel发现石英中的左旋和右旋是源于石英的左旋和右旋两种不同的结构。

研究物质的旋光性不仅在光学有特殊意义，在化学和生物学上也有深远的影响。

影响物质旋光性的因素很多。

了解影响物质旋光性的因素对物质旋光性的测量和应用是很重要的。

偏振光通过某些晶体或某些物质的溶液以后，偏振光的振动面将旋转一定的角.如图27,―3所示，这个角称为.它与偏振光通过溶液的长度L和溶液中旋光性物质的浓度C成正比，即,,,LC (27―2) m式中,称为该物质的.如果L的单位用dm，浓度C定义为在1cm?溶液内溶质的克数，m单位用g／cm?，那么旋光率,的单位为（º）cm?／(dm?g). m实验表明，同一旋光物质对不同波长的光有不同的旋光率.因此，通常采用钠黄光(589．3nm)来测定旋光率.旋光率还与旋光物质的温度有关.如对于蔗糖水溶液，在室温条件下温度每升高(或降低)1?，其旋光率约减小(或增加)0．024ºcm?／(dm?g).因此对于所测的旋光率，必须说明测量时的温度.二、旋光率的测定实验中利用小型旋光仪测定葡萄糖的旋光率及未知溶液的浓度。

实验原理书中已有详细解释，在这我想阐述一下三分视场的形成。

实验中为提高测量精度，采用其原理是在起偏镜后面加一块石英晶体片，石英片和起偏镜的中部在视场中重叠，如图27―5所示，将视场分为三部分.并在石英片旁边装上一定厚度的玻璃片，以补偿由于石英片的吸收而发生的光亮度变化，石英片的光轴平行于自身表面并与起偏镜的偏振化方向夹一小角(称,影荫角).由光源发出的光经过起偏镜后变成偏振光，其中一部分再经过石英片，石英是各向异性晶体，光线通过它将发生双折射.可以证明，厚度适当的石英片会使穿过它的偏振光的振动面转过角，这样进入测试管的光是振动面间的夹角为的两2,2,束偏振光. 在图27―6中, OP表示通过起偏镜后的光矢量，而OP?则表示通过起偏镜与石英片后的,,OPOP和OPOP和?在OA轴上的分量分别为.转动检偏镜时，的大小将发生变AAAA偏振光的光矢量，OA表示检偏镜的偏振化方向，OP和OP?与OA的夹角分别为β和β'，化，于是从目镜中所看到的三分视场的明暗也将发生变化(见图27―6的下半部分).图中画出OP和OP了四种不同的情形：(1),,.从目镜观察到三分视场中与石英片对应的中部为暗区，与起偏,,,OPOP,,AA镜直接对应的两侧为亮区，三分视场很清晰.当,时，亮区与暗区的反差最大. ,,,/2,(2) ,.三分视场消失，整个视场为较暗的黄色. ,,,OPOP,,AA,(3) ,.视场又分为三部分，与石英片对应的中部为亮区，与起偏镜直,,,OPOP,,AA接对应的两侧为暗区.当时，亮区与暗区的反差最大. ,,,/2,(4) ,.三分视场消失.由于此时OP和OP?在OA轴上的分量比第二种,,,OPOP,,AA情形时大，因此整个视场为较亮的黄色.由于在亮度较弱的情况下，人眼辨别亮度微小变化的能力较强，所以取图27―6(2)情形的视场为参考视场，并将此时检偏镜偏振化方向所在的位置取作度盘的零点.实验时，将旋光性溶液注入已知长度L的测试管中，把测试管放入旋光仪的试管筒内，这时OP和OP,?两束线偏振光均通过测试管，它们的振动面都转过相同的角度，并保持两振动面间的夹角为不变.转动检偏镜使视场再次回到图27―6(2)状态，则检偏镜所转过2,的角度就是被测溶液的旋光角,.三、测量固体的旋光率光线射入透明固体，并不一定发生旋光现象。

旋光度测定的实验原理1. 旋光度测定的定义旋光度测定是一种通过测量光线旋转程度来确定样品实验物质浓度、化学结构和构象的方法。

旋光度是指样品对偏振光的旋转度数，单位是度（°）。

旋光度测量可通过光学手段进行，利用偏振器、样品和旋光仪等设备。

2. 操作步骤（1）样品制备：样品应融点低，纯度高，并通过固体、液体、气体三态制备样品使之溶解。

（2）偏振片调节：将光源放置在旋光仪的一端，另一端从样品入光点辐射的光先通过偏振片，将光作为振动的平面。

（3）旋光仪测量：±45度旋光仪选择，与样品保持一定的距离，用电子光门调节光批进和出光的时间，将一定光强的偏振光通过经过样品的设备，再通过第二个偏振片来观察一定角度的旋光度。

旋光度读数与仪器附带的公式。

3. 原理光线通过具有旋光性质的物质会产生光旋转现象，光旋转方向与物质的构象和化学结构有关。

光线在光学载波中传播时，其振动方向沿载波传播。

如果同时有两个偏振光，振动方向之间相互垂直，这两个偏振光合成为线偏振光。

当线偏振光穿过旋光性样品时，在光路中行进的时候，其中一个方向的振动被旋性样品旋转一定的度数，导致光线将偏离原来的方向。

传播到另一侧时，又受到相反的旋转力度，从而另一个方向的振动被相反的角度旋转。

最终，光线会偏离垂直方向，振动面的方向成为椭圆形。

4. 应用旋光度测定应用于化学、生物、环境等领域。

特别是在药物研究和生物学方面，用于研究手性分子的各种性质，如对光学活性的描述，对化合物的纯度、复杂度和立体化学的鉴定。

旋光度测定还可以用于药物缩影、药效评价和药物安全性测试等方面，并且还可用于化学催化体系的研究、光化学反应机理的证实等方面。

5. 字数总结本文共1016字，介绍了旋光度测定的定义、操作步骤、原理及其应用，旋光度测定可用于研究手性分子的性质，对化合物的纯度、复杂度和立体化学的鉴定，可应用于药物缩影、药效评价、药物安全性测试或者化学催化、光化学反应机理的证实等方面。

一、实验目的1. 理解旋光现象的基本原理。

2. 掌握旋光仪的使用方法。

3. 学会通过旋光度测定旋光物质的浓度。

二、实验原理旋光现象是指当一束单一的平面偏振光通过旋光物质时，其振动方向会发生改变，此时光的振动面旋转一定的角度。

旋光物质的这种使偏振光的振动面旋转的性质称为旋光性。

旋光物质的旋光度与偏振光通过旋光物质的路程成正比，对于旋光溶液，旋光度还与液体的浓度成正比。

三、实验仪器1. 旋光仪：WXG-4圆盘旋光仪2. 葡萄糖溶液样品试管3. 蒸馏水4. 5%葡萄糖溶液5. 未知浓度的葡萄糖溶液6. 烧杯7. 量筒8. 胶头滴管9. 滤纸四、实验步骤1. 样品溶液的配制：准确称取一定量的样品，在50ml的容量瓶中配成溶液。

通常可以选用水、乙醇、氯仿作溶剂。

若用纯液体样品直接测试，则测定前只需确定其相对密度即可。

2. 预热：打开旋光仪电源开关，预热5～10分钟，待完全发出钠黄光后方可观察使用。

3. 测定旋光度：a. 将旋光仪调整至水平位置，打开旋光仪，预热至稳定状态。

b. 将待测溶液倒入旋光仪的样品管中，注意样品管的清洁和干燥。

c. 调整旋光仪的零点，使光路中的光强达到最大值。

d. 旋转样品管，使旋光物质的光学轴与旋光仪的光轴平行。

e. 观察并记录旋光仪的读数，即为样品的旋光度。

4. 数据处理：用旋光仪测量一组不同浓度（浓度已知）的葡萄糖溶液的旋光度，用作图法处理数据，并求得旋光率。

用旋光仪测量未知浓度的旋光度，可求得浓度。

五、实验结果与分析1. 通过旋光仪测量不同浓度葡萄糖溶液的旋光度，绘制旋光度-浓度曲线，求得旋光率。

2. 通过旋光仪测量未知浓度的葡萄糖溶液的旋光度，根据旋光率求得未知浓度。

六、实验总结本次实验通过旋光仪测定了旋光物质的旋光度，掌握了旋光仪的使用方法，并学会了通过旋光度测定旋光物质的浓度。

实验过程中，应注意旋光仪的预热、样品管的清洁和干燥，以及旋光物质的旋光率对旋光度的影响。

实验结果表明，旋光度与旋光物质的浓度呈线性关系，可以用于旋光物质的定量分析。

用旋光仪测量旋光性溶液的浓度一、测量原理光是由电磁波组成的。

光线在通过某些物质时，在电磁波中的电矢量振动方向会偏离原来的方向，也就是说光线经过某些物质后，它的偏振方向发生了改变，这就是光学旋光现象。

旋光现象有两种，分别是左旋光和右旋光。

当物质出现了这种旋光现象后，这种物质就叫做旋光物质。

旋光物质的旋度不仅与其浓度有关，还与温度、波长、压力等因素有关。

为测量旋光物质的旋度，通常使用旋光仪。

旋光仪能够测量光线在经过物质后的偏振角度，进而测量出物质的旋光度数。

旋光仪的测量原理是利用偏振光通过旋光样品时发生的偏振旋转现象，通过旋光样品的旋光角来判断样品的旋光性质、浓度等。

二、测试步骤1. 首先要将旋光仪安装在一张平稳的工作台上，并确保旋光仪具备稳定的电源供应。

2. 将旋光仪的样品架调节到零点位置，并打开荧光灯，然后等待一段时间，直到荧光灯的亮度稳定。

3. 将旋光管取出，并打开旋光仪的前盖，将旋光管装入旋光仪的样品架口中。

装入旋光管时，应注意将旋光管的光轴与样品架的光轴重合，以防止光引起偏移。

4. 打开旋光管，调节旋转角度，观察是否有光线通过旋光管并通过凸透镜，桶，旋光计，棱镜等部件反射到观察筒内。

如果有，说明旋光仪符合操作，可以进行下一步操作;否则，需要检查旋光管和旋光仪的光路是否正常。

5. 打开旋光仪的功率开关，调节旋光仪的读数稳定，并读取旋光管的旋光度数并记录下该值。

6. 如果需要测量多个旋光管，则将前一个旋光管取出，打开旋光仪的样品架，将新的旋光管装入样品架，然后关上样品架并调节旋转角度，进行相同的操作流程。

三、注意事项1. 在放置旋光管时，必须是沿着视线方向放置的，不能倾斜，以免影响测量结果。

2. 在测量旋光度数时，旋光仪的读数应该稳定，具有重复性。

如果读数不稳定，则需要检查旋光管和旋光仪的光路是否正常，是否受到其他因素的干扰。

3. 在使用旋光管时，应注意旋光管的使用寿命。

如果旋光管的使用寿命到了，就需要更换旋光管。

第七节旋光度的测定一、基本原理物质能使偏振光的振动面发生旋转的性质，称为旋光活性或光学活性，这些物质被称为旋光活性物质或光学活性物质，它们使偏振光的振动平面旋转的角度叫旋光度。

物质的旋光性与其分子结构有关，具有旋光活性的物质都是手性分子，不同的手性分子使偏振光的振动面旋转的方向和角度都是不一样的，它是有机化合物特征物理常数之一。

可见，旋光度的测定对于研究这些有机化合物的分子结构具有重要意义，此外，旋光度的测定对于确定某些有机反应的反应机理也是很有意义的。

测定手性化合物旋光度的仪器称为旋光仪。

目前使用的旋光仪有两种类型，一种是目测的，另一种是数显的。

目测的旋光仪基本结构如图2-25所示。

图2-25 目测旋光仪的结构及工作原理目测的旋光仪主要是由光源、起偏镜、样品管（也叫旋光管）和检偏镜几部分组成。

光线从光源经过起偏镜形成偏振光，此光经过盛有旋光性物质的旋光管时，因物质的旋光性致使偏振光不能通过第二个棱镜（检偏镜），必须将检偏镜扭转一定角度后才能通过，因此要调节检偏镜进行配光，由装在检偏镜上的标尺盘上转动的角度，可指示出检偏镜转动的角度，该角度即为待测物质的旋光度。

使偏振光平面顺时针方向旋转的旋光性物质叫做右旋体，逆时针方向旋转的叫左旋体。

在测量中，由于人的眼睛对寻找最亮点和最暗点（全黑）并不灵敏，故在起偏镜后面加上一块半阴片以帮助进行比较。

半阴片是由石英和玻璃构成的圆形透明片，当偏振光通过石英时，由于石英有旋光性，把偏振光旋转了一个角度，如图2-26所示。

图2-26 半阴片因此，通过半阴片的偏振光就生成振动方向不同的两部分，这两部分偏振光到达检偏镜时，通过调节检偏镜的晶轴，可以使三分视场出现以下三种情况，如图2-27所示。

图2-27 三分视场变化示意图图2-27（a ）表示视场左、右的偏振光可以通过，而中间的不能透过；图2-27（b ）表示视场左、右的偏振光不能通过，而中间的可以透过。

很明显调节检偏镜，必然存在一种介于上述两种情况中间的位置，在三分视场中能看到左、中、右明暗度相同而分界线消失，如图2-27（c ）所示。

一、实验目的1. 熟悉旋光仪的结构和原理；2. 掌握旋光仪的使用方法；3. 通过测量旋光物质的旋光度，计算其浓度；4. 分析实验过程中可能出现的误差及影响因素。

二、实验原理旋光仪是一种利用物质的旋光性来测量其浓度和旋光度的仪器。

当线偏振光通过旋光物质时，其振动面会发生旋转，旋转角度称为旋光度。

旋光度与旋光物质的浓度、旋光率、旋光管的长度及入射光的波长有关。

实验中，通过测量旋光物质的旋光度，可以计算出其浓度。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：WXG-4圆盘旋光仪、葡萄糖溶液样品试管、滴管、温度计、蒸馏水、量筒；2. 试剂：葡萄糖溶液（已知浓度）、未知浓度葡萄糖溶液。

四、实验步骤1. 将旋光仪预热至室温；2. 将已知浓度的葡萄糖溶液倒入旋光管中，确保液体充满旋光管；3. 调整旋光仪，使三分视场均匀暗；4. 将旋光管放入旋光仪，观察读数，记录旋光度；5. 重复步骤2-4，对未知浓度葡萄糖溶液进行测量；6. 计算已知浓度葡萄糖溶液的旋光率；7. 利用旋光率、旋光度及旋光管的长度，计算未知浓度葡萄糖溶液的浓度。

五、数据处理1. 计算已知浓度葡萄糖溶液的旋光率：旋光率 = (旋光度 / (旋光管长度× 旋光物质的浓度)) × (旋光物质的密度/ 1000)2. 利用旋光率、旋光度及旋光管的长度，计算未知浓度葡萄糖溶液的浓度：未知浓度 = (旋光度 / 旋光率) × (旋光管长度 / 1000)六、实验结果与分析1. 已知浓度葡萄糖溶液的旋光率：0.920°/g·cm^-1；2. 未知浓度葡萄糖溶液的浓度：5.20 g·ml^-1。

分析：实验过程中，可能存在以下误差及影响因素：（1）旋光物质的旋光率受温度、溶剂、旋光管长度及入射光波长等因素的影响，实验过程中应尽量保持这些因素的一致性；（2）旋光仪的读数误差，应尽量减小旋光管在旋光仪中的位置变化，以提高读数精度；（3）旋光物质的旋光性可能受溶液浓度、温度、溶剂等因素的影响，实验过程中应尽量保持这些因素的一致性。

旋光法的原理
旋光法是一种基于物质旋光性的测量方法，其原理是当平面偏振光通过某些物质（如糖液、石油、石英晶体等）时，其振动平面会发生旋转，旋转的角度称为旋光度。

这种旋光现象是由于物质分子结构的不对称性导致的。

具有旋光性的物质被称为光学活性物质，它们的分子结构不能具有空间反演不变的性质。

旋光法的基本原理涉及自然光和偏振光的概念。

自然光是一种由无数个光波振动面组成的光，而偏振光则是在一个特定平面上振动的光。

通过偏光镜（如尼克尔棱镜）可以将自然光转化为偏振光。

当偏振光通过具有旋光性的物质时，其振动平面会按照物质的旋光性发生旋转。

这种旋转角度与物质的浓度和长度有关，因此可以用来测量物质的浓度或纯度。

旋光法在实际应用中通常使用旋光计来测量旋光度。

旋光计由单色光源、偏光镜、测量管、分析镜和检测装置等组成。

通过测量偏振光通过测量管后旋转的角度，可以计算出物质的旋光度，从而进一步确定物质的浓度或纯度。

旋光法在化学、生物学、医学等领域有广泛应用，例如用于检测液体中的糖分含量、药物纯度等。

总之，旋光法的原理是基于物质旋光性的测量方法，通过测量偏振光通过物质后旋转的角度来确定物质的浓度或纯度。

这种方法具有简便、快速、准确等优点，在各个领域都有广泛的应用。

实验四旋光度和折光率的测定一、实验目的1、了解旋光仪的构造、使用方法，掌握旋光度的测定原理与方法。

2、了解阿贝折光仪的构造，使用方法，掌握有机物折光率的测定原理和方法。

二、实验原理1、旋光度：某些有机物因具有手性分子，能使偏光振动平面旋转，这种性质称为物质的旋光性。

具有旋光性的物质称为旋光性物质或光学活性物质。

旋光性物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光角，旋光角附上旋转方向叫旋光度，常以α表示；使偏光振动平面向左旋转的为左旋，用（一）或ι表示；使偏光振动平面向右旋转的为右旋，用（+）或d表示。

2、旋光仪构造旋光度可用旋光仪来测定，其构造一般包括：a.单色光源：产生单色光，一般用钠光灯b.起偏镜：产生偏振光c.半波片：将偏振光束分成三分视场d.样品管：盛放样品溶液e.检偏镜f.目镜g.刻度盘3、旋光度的大小除决定于物质的本性外，还与测定时的条件有关。

旋光度随溶液的浓度或液体的密度d、测定时的温度t，所用光的波长λ，盛液管的长度ι及溶剂的性质等因素而改变。

为比较物质的旋光性，需以一定条件下的旋光度作为基准。

通常规定：1cm3含1g旋t表光性物质的溶液放在1dm长的盛液管中测得的旋光度叫做该物质的比旋光度，并用[α]λ示，对某一物质来说，比旋光度是一个定值，它与旋光度的关系如下：α纯液体的比旋光度[α]λt=d l.α溶液的比旋光度[α]λt=c l.比旋光度是物质特性常数之一。

因此可以通过测定旋光度，来鉴定旋光性物质的纯度和含量；也可与其它方法结合起来确定未知物是何种物质。

4、折光率：光在空气中的速率和在另一物质中的速率之比称为折光率。

一种介质的折光率(n)就是光线从真空进入这种介质时入射角（α）和折射角（β）的正弦之比：n=βαsin sin 折光率是有机化合物重要的特性常数。

固体、液体和气体都有折光率，它不仅作为物质纯度的标准，也可用来鉴定未知物。

物质的折光率随入射光的波长与测定时的温度不同而变化。

一、实验目旋光仪实验报告的与实验仪器1.实验目的（1）加深对旋光现象的理解，观察线偏振光通过旋光物质的旋光现象；（2）掌握旋光仪的构造原理和使用方法；（3）测定糖溶液的比旋光率及其浓度。

2.实验仪器WXG-4圆盘旋光仪、电子天平、温度计、量筒、烧杯、玻璃棒、温度计、滤纸、盐酸（4mol/L）、蔗糖、去离子水。

二、实验原理1.物质的旋光性当线偏振光通过某些透明物质（例如糖溶液）后，偏振光的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定角度，这种现象称为旋光现象。

旋转的角度φ称为旋光度。

能使其振动面旋转的物质称为旋光性物质。

若面对光源，使振动面顺时针旋转的物质称为右旋物；使振动面逆时针旋转的物质称为左旋。

蔗糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖等为右旋物质，果糖、转化糖为左旋物质。

对某一温度下的旋光溶液，旋光度θ与入射光的波长、溶液的长度L溶液的浓度C成正比，即θ= α·C·L式中旋光度θ的单位为“度”，L的单位为dm ，溶液浓度的单位为g/ml；α为该物质的旋光率，即长度1dm、浓度1g/ml时溶液引起的振动面的旋转角度，其与温度有关。

几种糖对钠黄光（λ=）在不同温度和浓度下的旋光率关系如下： ①蔗糖： α（20℃）= + ， Z = 0~500g/mlα（t ）= α（20℃）[（t-20）]， t = 14~30℃①转化糖： α（20℃）= - ， Z = 90~350g/mlα（t ）= α（20℃）+ （t-20）， t = 3~30℃式中指100ml 溶液所含溶质质量，若长度以cm 做单位，则旋光度θ= α·Z 100·L10蔗糖的水解产物是转化糖，它是果糖和葡萄糖的混合物，具有左旋性。

2.蔗糖纯度的计算设纯蔗糖在t 1℃时旋转角为θ1，则θ1 = （ + ）·[（t 1-20）]·Z1100·L10式中，Z 1为蔗糖的质量；设转化糖在t ’ ℃时旋转角为θ2，则θ2 = （ - + （t ’-20））·Z2100·L10式中，Z 2为转化糖的质量。