淀粉葡萄糖溶液的折光率和旋光度的測定方法

一、摘要

物質的折光率及旋光度是物質基本物理常數。學習和掌握全自動數顯阿貝折光儀、旋光儀的使用方法，能夠簡單快速，較為準確的測得樣品的折光率和旋光度。本實驗通過使用折光儀、旋光儀簡單快速的測得了葡萄糖溶液的折光率和旋光度.

二、實驗目的

1、掌握全自動數顯阿貝折光儀、旋光儀的使用方法；

2、了解全自動數顯阿貝折光儀 DR-A1、及旋光儀SAC-I的構造；

3、掌握物質的基本特性常數的計算方法及測定意義；

4、通過實驗掌握旋光度、折光率、測定的方法與原理；

三、實驗原理

1、葡萄糖溶液折光率的測定：

光線自一種透明介質時，產生折光現象，這種現象是由于光線在各種不同的介質中進行的速度不同造成的。折光率系指光線在空氣中傳播速度與其在其它物質中的傳播速度之比值。光在各種介質中的傳播速度各不相同，當光線通過兩種不同介質的界面時會改變方向。光改變方向（即折射）是因為它的速度在改變。當光線從一種介質進入另一種介質時，由于在兩介質中光速的不同，在分界面上發生折射現象，而折射角與介質密度、分子結構、溫度以及光的波長等有關。將空氣作為標準介質，在相同條件下測定折射角，經過換算后即為該物質的折光率。

2、葡萄糖溶液旋光度的測定：

某些有機化合物因具有手性，能使偏振光的振動平面旋轉，使偏振光振動平面向左旋轉的為左旋性物質，使偏振光振動平面向右旋轉的為右旋性物質。

化合物的旋光性可用它的比旋光度或分子旋光度來表示。物質的旋光度與溶液濃度、溶劑、溫度、旋光管長度和所用的波長等都有關系。因此在測定旋光度時有關因素都應表示出來。

旋光性：化合物使平面偏振光偏振面旋轉的性質。

旋光物質：具有旋光性的物質稱為旋光物質，或稱為光學活性物質。 

旋光度(α)：偏振面被旋轉的角度。

旋光性物質的旋光度和旋光方向可用旋光儀進行測定。

由旋光儀測得的旋光度，甚至旋光方向，不僅與物質的結構有關，而且與測定的條件有關。因為旋光現象是偏振光透過旋光性物質的分子時所造成的。透過的分子愈多，偏振光旋轉的角度愈大。因此，由旋光儀式測得的旋光度與被測樣品的濃度（如果是溶液），以及盛放樣品的管子（旋光管）的長度密切相關。

右旋體和左旋體：若手性化合物能使偏振面右旋（順時針）稱為右旋體，用(+)表示；而其對映體必使偏振面左旋（逆時針）相等角度，稱為左旋體，用(-)表示。

比旋光度：通常，規定旋光管的長度為1dm，待測物質溶液的濃度為1g/mL，在此條件下測得的旋光度叫做該物質的比旋光度，用[α]表示。比旋光度僅決定于物質的結構，因此，比旋光度是物質*的物理常數。

樣品的比旋光度計算：

式中：X——比旋光度（°）         α——旋光度（°）

      100——樣品總體積的數值（g） L——旋光管的長度的數值（dm）

      X₁——樣品水分的質量分數（%）

四、實驗儀器和試劑

儀器：1、 全自動數顯阿貝折光儀

測量范圍：1.32700 至 1.58000，測量精度：±0.00004

2、 旋光儀

旋光度：精度±0.005°, 分辨率0.001°

          儀器重復性達到±0.003°,589nm和882nm雙波長

  分析天平：感量0.1mg

  容量瓶：100mL，1000ml

  稱量瓶：50mm×30mm

    淀粉固體，加入100ml 蒸餾水加熱溶解。

五、實驗步驟

1、葡萄糖溶液折光率的測定：

（1）、折光率的純水歸零

折光儀使用前應用蒸餾水進行純水歸零，20℃水的折光率為1.33299。

校正時，按照以下規定的操作步驟操作：

    1．轉動棱鏡開關，打開次棱鏡，把主棱鏡及次棱鏡表面擦拭干凈，滴一小滴蒸餾水在主棱鏡上，再關上次棱鏡。

2．從目鏡觀察明暗視場，調節測量旋鈕，使明暗分界線正好通過交叉線的交叉點。

3．按選擇鍵，屏幕上部顯示“TEST”，中間顯示[1]。

4．當中間顯示[1]時，按設置鍵，此時屏幕顯示折射率。

5．確認明暗分界線通過交叉點后，再按設置鍵。此時，儀器會自動進行校準。（若要選擇其它模式（折射率或Brix），按選擇鍵，當顯示出你所需要的模式后，按設置鍵）

（2）、葡萄糖溶液折光率的測定：

折光儀放置在光線充恒溫恒濕的實驗室里，先與恒溫水浴連接好。向折光儀通規定溫度的水（一般為恒溫在20±0.1℃的水，在折光儀棱鏡指示溫度達到規定溫度時，分開兩面棱鏡，注入樣品在棱鏡上，使試樣均勻地附在下棱鏡表面，立即閉合棱鏡，壓緊。待溫度計讀數恢復到原規定溫度時，調節測量旋鈕，使明暗分界線通過交叉點，若分界線模糊，旋轉色差補償旋鈕，使分界線清晰。讀數應顯示在A1折光儀屏幕上，重復觀察及記錄讀數三次，所得讀數的算術平均值即為樣品的折光率。

2、葡萄糖溶液旋光度的測定：

（1）旋光儀零點的校正（校準可以空氣調零和溶劑調零）

在測定樣品前，先校正旋光儀的零點，將放樣品用的旋光管洗凈，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，然后旋上螺絲帽蓋使之不漏水，但不可過緊。將已裝好蒸餾水的樣品管擦干，放入旋光儀內，罩上蓋子，開啟儀器，按照以下步驟操作：

觸摸屏幕 "MEASUREMENT"（旋光管類型選擇(空氣調零選K)（有旋光管選A）

觸摸屏幕"ZERO."

儀器顯示"READING"將開始閃爍。

屏幕顯示"ZERO SET END" 將顯示歸零結束。

（2）溶液樣品的配制：

稱取樣品10g（至0.0001g），置于100mL容量瓶中，加水適量溶解，加氨0.2mL，用水稀釋至刻度，搖勻，放置10min。于25℃用水調零，然后用樣液沖洗旋光管兩次，樣液裝滿旋光管，不能有氣泡產生，進行測定。

（3）旋光度的測度

測定之前必須用已配制的溶液洗旋光管兩次，以免有其它物質影響測量結果。

1、將樣品裝入已進行過歸零操作的旋光管內。（必須使用原裝旋光管蓋子，以避免樣品的蒸發）

2、將旋光管放入樣品室，并蓋好樣品室蓋板。（旋光管放置的方向和位置必須與進行歸零操作時一致）

3、觸摸 "START."開始測量顯示數值穩定時就完成了這次測量。

六、數據處理

1、葡萄糖溶液折光率的測定：

表1：葡萄糖溶液的折光率數據統計

2、葡萄糖溶液旋光度的測定：

葡萄糖溶液的比旋光度X：

表2：葡萄糖溶液旋光度測定數據統計

七、實驗討論與心得

1、如果使用折光儀時，在目鏡中觀察不到明顯的黑白分界線時，是由于棱鏡間未充滿液體，如果出現弧形光環，可能是由于部分光線直接照射到聚光鏡上而沒有經過棱鏡，此時應重新調整入射光的角度范圍。

2、在測定葡萄糖旋光度時，裝入蒸餾水或待測液體時，應當排出管內的氣泡，若有未排除的氣泡，應讓氣泡浮在凸頸處。旋光管兩端的螺絲帽不能旋得太緊，防止玻璃蓋產生扭力而影響讀數正確性。

八、實驗結論：

1、葡萄糖溶液的折光率為：1.34210

2、葡萄糖溶液的比旋光度為：53.36

全自動數顯阿貝折光儀的簡單操作方式：

滴2-3滴樣品在棱鏡樣品槽內→按START鍵進行開始測量→閃爍3秒后測量數值表示→測量完畢后將棱鏡樣品槽進行擦拭工作。

全自動數顯阿貝折光儀的合作單位：

歡迎用戶郵寄樣品資料，進行樣品測量檢測

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