13. Устройство клиновых поляриметров.

В современных поляриметрах вместо вращения анализатора при установке его на темноту применяют специальные компенсаторы клиновой конструкции (рис. 1).

2 3 4 5 6

Рис. 1. Схема поляриметра с клиновым компенсатором; 1 - поляризатор; 2 -поляриметрическая трубка; 3 - плоскопараллельный компенсатор, 4,5 – клиновый компенсатор; 6 - анализатор

Простейший клиновой компенсатор (рис.2) состоит из плоскопараллельной пластинки, правовращающего кварца и двух клинообразных пластинок левовращающего кварца, которые могут скользить относительно друг друга. В положении (а) толщина левовравращающего кварца d_л, равна толщине правовращающего d_n , и пла­стинки не вращают плоскость поляризации. В положении (б) толшина левовращающей пластинки будет меньше (d_л < d_п), а в положении (в) d_л > d_п и преобладает правое (при d_л < d_n) или левое (d_л> d_п) вращение.

Интенсивность вращения плоскости поляризации исследуемого оптически активного вещества зависит от разности d_л- d_n или d_n – d_л при установке прибора «на темноту». Преимущество клиновых поляризаторов состоит в повышении точности отсчетов, т.к. измерить толщину пластинки при изменении положения клина можно точнее, чем , угол поворота анализатора.

а б в

14. Применение поляриметрии и спектрополяриметрии.

Кроме применения поляриметрии как метода исследования строения химических соединений, этот метод достаточно широко используется в промышленности. В сахарной промышленности его применяют для контроля концентрации сахарных растворов на различных стадиях производства этого продукта. В сахарной промышленности он, совместно с рефрактометрическим методом, используется для идентификации масел, т.к. некоторые из них, имея одинаковые n_D²⁰, резко отличаются по ^t_. Например,

n_D²⁰ ^t_

мятное масло 1,486 -34⁰

укропное масло 1,486 +170⁰

В лакокрасочной промышленности метод используется для контроля состава сырья и растворителей.

В фармацевтической промышленности поляриметрия используется для идентификации некоторых лекарственных средств. Так, камфора, выделенная из камфорного базилика, дает в спирте правовращающий раствор с []²⁰_D= +8,6°, а камфора, выделенная из полыни левовращающий раствор с []²⁰_D=-8,6°; синтетическая камфора оптически неактина. Все эти формы различаются и физиологическим действием.

15. Физ. Основы нефелометрии и турбидиметрии. Рассеяние и поглощение света.

Нефелометрический и турбидиметрический методы анализа ос­нованы на явлении рассеянии или поглощения света твердыми или коллоидными частицами, находящимися в жидкой фазе во взвешен­ном состоянии.

Если световой поток интенсивностью Iо падает на кювету с рас­твором, то часть этого потока I_k отражается от стенок кюветы и по­верхности раствора, часть его I_а поглощается молекулами вещества, I содержащегося в растворе, и расходуется на изменение электронной и вращательной энергии этих молекул, часть энергии I_а, поглощается молекулами самого растворителя.

Если свет с интенсивностью I₀ проходит через дисперсную сис­тему (эмульсию, суспензию), то к оптическим явлениям, перечислен­ным выше, добавляется рассеяние и поглощение света дисперсными частицами (рис. 1). В направлении, перпендикулярном к падающему свету, будет наблюдаться рассеянный световой поток с интенсивностью I_r; в направлении, совпадающем с направлением падающего светового потока, за кюветой с исследуемым раствором — ослабленный световой поток с интенсивностью I_t.

Метод анализа, основанный на, измерении интенсивности светового потока, рассеянного дисперсными частицами, находящимися в растворе во извещенном состоянии, называется фотонефелометрией.

Метод анализа, основанный на измерении интенсивности светового потока, прошедшего через раствор, содержащий взвешенные частицы, называется турбидиметрией. Для системы, содержащей, взвешенные частицы, на основании закона сохранения энергии можно, записать:

I₀= I_k+ I_a+ I_a^/ +I_r+ I_t (1)

При работе на протяжении всего исследования с растворами, одного и того же вещества в одном и том же растворителе с использованием одной и той же кюветы, когда I_k, I _а, I_а^/ можно считать постоянными. Это уравнение примет вид

I₀= I_r+ I_t (2)

Интенсивность потока I_r рассеиваемого частицами определяется уравнением Релея:

I_r= I₀(n₁²-n²)/n²) ( NV²/⁴r²) (l+cos²)] (3)

I₀ -интенсивность светового потока, падающего на кювету; n₁ и n-коэффициенты преломления частиц и среды, N-общее число частиц, V-объем частицы; -длина волны падающего света; r- растояние до наблюдателя; -угол образованный падающим и рассеянным светом.

Рассеяние света дисперсными частицами определяется природой частицы и среды, в которой они находятся (коэффициенты преломления, длиной волны падающего света, геометрическими размерамии частиц V их количеством N, условиями наблюдения рассеяния r и .

При нефелометрических исследованиях величины n₁,n r и  остаются постоянными, и уравнение Редея может быть написано в виде

I_r= I₀k(NV²/⁴) (4)

k- коэффициент пропорциональности, учитывающий природу частицы и условия проведения анализа. Из уравнения следует, что интенсивность рассеянного потока пропорциональна числу дисперсных частиц. На интенсивность рассеянного о потока влияют не только количество, но и размеры частиц, что усложняет проведение нефелометрического анализа. Интенсивность рассеянного света быстро возрастает с уменьшением длины волны, если анализируемую суспензию осветить белым светом, то в результате значительно большего рассеяния коротких волн, рассеянный свет кажется голубым.

Если вести нефелометрические исследования так, чтобы объем частиц и длина волны были постоянными, то

I_r = к С, (5)

т.е. интенсивность рассеянного светового потока прямо пропорциональна концентрации суспензии.

При турбидиметрических измерениях интенсивность прошедшего светового потока может быть определена по уравнению:

Ig I₀/I_t = kCbd³/ d⁴ + ⁴, (6)

где I₀ - интенсивность падающего светового потока;

I_t - интенсивность светового потока, прошедшего через раствор; С - концентрация поглощающих частиц в растворе; b- толщина поглощающего слоя раствора; d - средний размер поглощающих частиц; k и - константы, зависящие от природы суспензии и метода измерения;  -длина волны.

При постоянных d, , k и d получаем

Ig I₀/I_t = kCb (7)

т.е. основное уравнение турбидиметрии имеет вид, аналогичный уравнению Бугера-Ламберта-Бера:

I_t = I₀ 10^-kbc, (8)

где k - молярный коэффициент мутности раствора.