淀粉葡萄糖溶液的折光率和旋光度的测定方法

一、摘要

物质的折光率及旋光度是物质基本物理常数。学习和掌握全自动数显阿贝折光仪、旋光仪的使用方法，能够简单快速，较为准确的测得样品的折光率和旋光度。本实验通过使用折光仪、旋光仪简单快速的测得了葡萄糖溶液的折光率和旋光度.

二、实验目的

1、掌握全自动数显阿贝折光仪、旋光仪的使用方法；

2、了解全自动数显阿贝折光仪 DR-A1、及旋光仪SAC-I的构造；

3、掌握物质的基本特性常数的计算方法及测定意义；

4、通过实验掌握旋光度、折光率、测定的方法与原理；

三、实验原理

1、葡萄糖溶液折光率的测定：

光线自一种透明介质时，产生折光现象，这种现象是由于光线在各种不同的介质中进行的速度不同造成的。折光率系指光线在空气中传播速度与其在其它物质中的传播速度之比值。光在各种介质中的传播速度各不相同，当光线通过两种不同介质的界面时会改变方向。光改变方向（即折射）是因为它的速度在改变。当光线从一种介质进入另一种介质时，由于在两介质中光速的不同，在分界面上发生折射现象，而折射角与介质密度、分子结构、温度以及光的波长等有关。将空气作为标准介质，在相同条件下测定折射角，经过换算后即为该物质的折光率。

2、葡萄糖溶液旋光度的测定：

某些有机化合物因具有手性，能使偏振光的振动平面旋转，使偏振光振动平面向左旋转的为左旋性物质，使偏振光振动平面向右旋转的为右旋性物质。

化合物的旋光性可用它的比旋光度或分子旋光度来表示。物质的旋光度与溶液浓度、溶剂、温度、旋光管长度和所用的波长等都有关系。因此在测定旋光度时有关因素都应表示出来。

旋光性：化合物使平面偏振光偏振面旋转的性质。

旋光物质：具有旋光性的物质称为旋光物质，或称为光学活性物质。 

旋光度(α)：偏振面被旋转的角度。

旋光性物质的旋光度和旋光方向可用旋光仪进行测定。

由旋光仪测得的旋光度，甚至旋光方向，不仅与物质的结构有关，而且与测定的条件有关。因为旋光现象是偏振光透过旋光性物质的分子时所造成的。透过的分子愈多，偏振光旋转的角度愈大。因此，由旋光仪式测得的旋光度与被测样品的浓度（如果是溶液），以及盛放样品的管子（旋光管）的长度密切相关。

右旋体和左旋体：若手性化合物能使偏振面右旋（顺时针）称为右旋体，用(+)表示；而其对映体必使偏振面左旋（逆时针）相等角度，称为左旋体，用(-)表示。

比旋光度：通常，规定旋光管的长度为1dm，待测物质溶液的浓度为1g/mL，在此条件下测得的旋光度叫做该物质的比旋光度，用[α]表示。比旋光度仅决定于物质的结构，因此，比旋光度是物质*的物理常数。

样品的比旋光度计算：

式中：X——比旋光度（°）         α——旋光度（°）

      100——样品总体积的数值（g） L——旋光管的长度的数值（dm）

      X₁——样品水分的质量分数（%）

四、实验仪器和试剂

仪器：1、 全自动数显阿贝折光仪

测量范围：1.32700 至 1.58000，测量精度：±0.00004

2、 旋光仪

旋光度：精度±0.005°, 分辨率0.001°

          仪器重复性达到±0.003°,589nm和882nm双波长

  分析天平：感量0.1mg

  容量瓶：100mL，1000ml

  称量瓶：50mm×30mm

    淀粉固体，加入100ml 蒸馏水加热溶解。

五、实验步骤

1、葡萄糖溶液折光率的测定：

（1）、折光率的纯水归零

折光仪使用前应用蒸馏水进行纯水归零，20℃水的折光率为1.33299。

校正时，按照以下规定的操作步骤操作：

    1．转动棱镜开关，打开次棱镜，把主棱镜及次棱镜表面擦拭干净，滴一小滴蒸馏水在主棱镜上，再关上次棱镜。

2．从目镜观察明暗视场，调节测量旋钮，使明暗分界线正好通过交叉线的交叉点。

3．按选择键，屏幕上部显示“TEST”，中间显示[1]。

4．当中间显示[1]时，按设置键，此时屏幕显示折射率。

5．确认明暗分界线通过交叉点后，再按设置键。此时，仪器会自动进行校准。（若要选择其它模式（折射率或Brix），按选择键，当显示出你所需要的模式后，按设置键）

（2）、葡萄糖溶液折光率的测定：

折光仪放置在光线充恒温恒湿的实验室里，先与恒温水浴连接好。向折光仪通规定温度的水（一般为恒温在20±0.1℃的水，在折光仪棱镜指示温度达到规定温度时，分开两面棱镜，注入样品在棱镜上，使试样均匀地附在下棱镜表面，立即闭合棱镜，压紧。待温度计读数恢复到原规定温度时，调节测量旋钮，使明暗分界线通过交叉点，若分界线模糊，旋转色差补偿旋钮，使分界线清晰。读数应显示在A1折光仪屏幕上，重复观察及记录读数三次，所得读数的算术平均值即为样品的折光率。

2、葡萄糖溶液旋光度的测定：

（1）旋光仪零点的校正（校准可以空气调零和溶剂调零）

在测定样品前，先校正旋光仪的零点，将放样品用的旋光管洗净，装上蒸馏水，使液面凸出管口，将玻璃盖沿管口边缘轻轻平推盖好，不能带入气泡，然后旋上螺丝帽盖使之不漏水，但不可过紧。将已装好蒸馏水的样品管擦干，放入旋光仪内，罩上盖子，开启仪器，按照以下步骤操作：

触摸屏幕 "MEASUREMENT"（旋光管类型选择(空气调零选K)（有旋光管选A）

触摸屏幕"ZERO."

仪器显示"READING"将开始闪烁。

屏幕显示"ZERO SET END" 将显示归零结束。

（2）溶液样品的配制：

称取样品10g（至0.0001g），置于100mL容量瓶中，加水适量溶解，加氨0.2mL，用水稀释至刻度，摇匀，放置10min。于25℃用水调零，然后用样液冲洗旋光管两次，样液装满旋光管，不能有气泡产生，进行测定。

（3）旋光度的测度

测定之前必须用已配制的溶液洗旋光管两次，以免有其它物质影响测量结果。

1、将样品装入已进行过归零操作的旋光管内。（必须使用原装旋光管盖子，以避免样品的蒸发）

2、将旋光管放入样品室，并盖好样品室盖板。（旋光管放置的方向和位置必须与进行归零操作时一致）

3、触摸 "START."开始测量显示数值稳定时就完成了这次测量。

六、数据处理

1、葡萄糖溶液折光率的测定：

表1：葡萄糖溶液的折光率数据统计

2、葡萄糖溶液旋光度的测定：

葡萄糖溶液的比旋光度X：

表2：葡萄糖溶液旋光度测定数据统计

七、实验讨论与心得

1、如果使用折光仪时，在目镜中观察不到明显的黑白分界线时，是由于棱镜间未充满液体，如果出现弧形光环，可能是由于部分光线直接照射到聚光镜上而没有经过棱镜，此时应重新调整入射光的角度范围。

2、在测定葡萄糖旋光度时，装入蒸馏水或待测液体时，应当排出管内的气泡，若有未排除的气泡，应让气泡浮在凸颈处。旋光管两端的螺丝帽不能旋得太紧，防止玻璃盖产生扭力而影响读数正确性。

八、实验结论：

1、葡萄糖溶液的折光率为：1.34210

2、葡萄糖溶液的比旋光度为：53.36

全自动数显阿贝折光仪的简单操作方式：

滴2-3滴样品在棱镜样品槽内→按START键进行开始测量→闪烁3秒后测量数值表示→测量完毕后将棱镜样品槽进行擦拭工作。

全自动数显阿贝折光仪的合作单位：

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