实验四 旋光度的测定
当平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象；具有旋光性的物质称为旋光物质，或称为光学活性物质。若手性化合物能使偏振面右旋（顺时针），则称为右旋体，用（+）表示；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。偏振面被旋转的角度，称作旋光度（α）。
旋光仪是用来测定光学活性物质旋光能力大小和方向的仪器。通过对样品旋光度的测量，可以确定物质的浓度、含量及纯度等。旋光度测定广泛用于制药、药检、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工业生产和科研、教学部门，以实现化验分析或过程质量控制。
【实验目的】
1.掌握旋光仪的使用方法。
2.了解手性化合物的旋光性及其测定的原理、方法和意义。
【实验原理】
手性化合物的旋光度与溶液浓度、溶剂、测定温度、光源波长、测定管长度有关，因此旋光仪测定的旋光度α并非特征物理常数，同一化合物在不同条件下测得的旋光度就有不同的值。因此，为了比较不同物质的旋光性能，通常用比旋光度
来表示物质的旋光性，比旋光度是物质特有的物理常数。
式中 α——旋光仪测定的度数；
t——测定时温度（一般为20℃）；
D——旋光仪光源钠光的D线波长，λ=589nm；
l——测定管长度，dm；
c——溶液浓度（g·mL-1），纯液体可用密度。
手性化合物的旋光度可用旋光仪来测定。实验室常用目测或自动旋光仪。旋光度的测定可以用来判断手性化合物的纯度及其含量。现对目测旋光仪介绍如下。
（1）基本构造
如图1所示。
图1 旋光仪的基本构造
1—钠光源；2—起偏镜；3—半荫片；4—盛液管；5—检偏镜；6—刻度盘；7—目镜；8—固定游标
（2）基本原理
从钠光源发出的光，通过一个固定的Nikol棱镜——起偏镜变成平面偏振光。平面偏振光通过装有旋光物质的盛液管时，偏振光的振动平面会向左或向右旋转一定的角度。只有将检偏棱镜向左或向右旋转同样的角度才能使偏振光通过到达目镜。向左或向右旋转的角度可以从旋光仪刻度盘上读出，即为该物质的旋光度。
（3）外形
如图2所示。
图2 旋光仪外形
1—底座；2—电源开关；3—刻度盘转动手轮；4—放大镜座；5—视度调节螺旋；6—度盘游标；7—镜桶；8—镜桶盖；9—镜盖手柄；10—镜盖连接圈；11—灯罩；12—灯座
（4）测定
从目镜中可观察到的几种情况（图3）：
①中间明亮，两旁较暗。
②中间较暗，两旁较明亮。
③明暗相等的均一视场。
图3 三分场变化示意图
测定时，旋转手轮，调整检偏镜刻度盘，应调节视场成明暗相等的均一视场，读取刻度盘上所示的刻度值。读数（同游标卡尺）刻度盘分两个半圆分别标出0°～180°（图4），固定游标分为20等分。读数时，先读游标的0落在刻度盘上的位置（整数值），再用游标尺的刻度盘画线重合的方法，读出游标尺上的数值（可读出两位小数）。
图4 读数示意图
【仪器试剂】
仪器：旋光仪。
试剂：葡萄糖溶液（2dm旋光管），果糖溶液（1dm）浓度均为0.10g·mL-1。
【实验步骤】
1.待测溶液的配制
用移液管准确移取10mL或20mL甲醇至圆底烧瓶中溶解样品，配成均匀透明的溶液，备用。
2.装待测液
洗净测定管后，用少量待测液润洗2～3次，注入待测液，并使管口液面呈凸面。将护片玻璃沿管口边缘平推盖好（以免使管内留存气泡），装上橡皮填圈，拧紧螺帽至不漏液（太紧会使玻片产生应力，影响测量）。用软布擦净测定管，备用（如有气泡，应赶至管颈凸出处）。
3.旋光仪的零点校正
旋光仪接通电源，钠光灯发光稳定后（约5min），将装满甲醇的测定管放入旋光仪中，校正目镜的焦距，使视野清晰。旋转手轮，调整检偏镜刻度盘，使视场中三分视场的明暗程度一致，读取刻度盘上所示的刻度值。反复操作两次，取其平均值作为零点（零点偏差值）。
4.旋光度的测定
换放盛有待测样品的测试管，按上述方法测其旋光度值，重复两次，取平均值，由样品溶液的浓度计算比旋光度。实验完毕，洗净测定管，再用乙醇洗净，擦干存放。
【注意事项】
注意镜片应用软绒布揩擦，勿用手触摸。
【思考题】
1.糖的溶液为何要放置一天后再测旋光度？
2.旋光度和比旋光度有何不同？