一、摘要

物質(zhì)的折光率及旋光度是物質(zhì)基本物理常數。學(xué)習和掌握全自動(dòng)數顯阿貝折光儀、旋光儀的使用方法，能夠簡(jiǎn)單快速，較為準確的測得樣品的折光率和旋光度。本實(shí)驗通過(guò)使用折光儀、旋光儀簡(jiǎn)單快速的測得了葡萄糖溶液的折光率和旋光度.

二、實(shí)驗目的

1、掌握全自動(dòng)數顯阿貝折光儀、旋光儀的使用方法；

2、了解全自動(dòng)數顯阿貝折光儀 DR-A1、及旋光儀SAC-I的構造；

3、掌握物質(zhì)的基本特性常數的計算方法及測定意義；

4、通過(guò)實(shí)驗掌握旋光度、折光率、測定的方法與原理；

三、實(shí)驗原理

1、葡萄糖溶液折光率的測定：

光線(xiàn)自一種透明介質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生折光現象，這種現象是由于光線(xiàn)在各種不同的介質(zhì)中進(jìn)行的速度不同造成的。折光率系指光線(xiàn)在空氣中傳播速度與其在其它物質(zhì)中的傳播速度之比值。光在各種介質(zhì)中的傳播速度各不相同，當光線(xiàn)通過(guò)兩種不同介質(zhì)的界面時(shí)會(huì )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(xiàn)從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，由于在兩介質(zhì)中光速的不同，在分界面上發(fā)生折射現象，而折射角與介質(zhì)密度、分子結構、溫度以及光的波長(cháng)等有關(guān)。將空氣作為標準介質(zhì)，在相同條件下測定折射角，經(jīng)過(guò)換算后即為該物質(zhì)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(dòng)平面旋轉，使偏振光振動(dòng)平面向左旋轉的為左旋性物質(zhì)，使偏振光振動(dòng)平面向右旋轉的為右旋性物質(zhì)。

化合物的旋光性可用它的比旋光度或分子旋光度來(lái)表示。物質(zhì)的旋光度與溶液濃度、溶劑、溫度、旋光管長(cháng)度和所用的波長(cháng)等都有關(guān)系。因此在測定旋光度時(shí)有關(guān)因素都應表示出來(lái)。

旋光性：化合物使平面偏振光偏振面旋轉的性質(zhì)。

旋光物質(zhì)：具有旋光性的物質(zhì)稱(chēng)為旋光物質(zhì)，或稱(chēng)為光學(xué)活性物質(zhì)。 

旋光度(α)：偏振面被旋轉的角度。

旋光性物質(zhì)的旋光度和旋光方向可用旋光儀進(jìn)行測定。

由旋光儀測得的旋光度，甚至旋光方向，不僅與物質(zhì)的結構有關(guān)，而且與測定的條件有關(guān)。因為旋光現象是偏振光透過(guò)旋光性物質(zhì)的分子時(shí)所造成的。透過(guò)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(cháng)度密切相關(guān)。

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

比旋光度：通常，規定旋光管的長(cháng)度為1dm，待測物質(zhì)溶液的濃度為1g/mL，在此條件下測得的旋光度叫做該物質(zhì)的比旋光度，用[α]表示。比旋光度僅決定于物質(zhì)的結構，因此，比旋光度是物質(zhì)*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(cháng)度的數值（dm）

      X₁——樣品水分的質(zhì)量分數（%）

四、實(shí)驗儀器和試劑

儀器：1、 全自動(dòng)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(cháng)

  分析天平：感量0.1mg

  容量瓶：100mL，1000ml

  稱(chēng)量瓶：50mm×30mm

    淀粉固體，加入100ml 蒸餾水加熱溶解。

五、實(shí)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(jìn)行純水歸零，20℃水的折光率為1.33299。

校正時(shí)，按照以下規定的操作步驟操作：

    1．轉動(dòng)棱鏡開(kāi)關(guān)，打開(kāi)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(guān)上次棱鏡。

2．從目鏡觀(guān)察明暗視場(chǎng)，調節測量旋鈕，使明暗分界線(xiàn)正好通過(guò)交叉線(xiàn)的交叉點(diǎn)。

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(shí)，按設置鍵，此時(shí)屏幕顯示折射率。

5．確認明暗分界線(xiàn)通過(guò)交叉點(diǎn)后，再按設置鍵。此時(shí)，儀器會(huì )自動(dòng)進(jìn)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(xiàn)充恒溫恒濕的實(shí)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(shí)，分開(kāi)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(shí)，調節測量旋鈕，使明暗分界線(xiàn)通過(guò)交叉點(diǎn)，若分界線(xiàn)模糊，旋轉色差補償旋鈕，使分界線(xiàn)清晰。讀數應顯示在A1折光儀屏幕上，重復觀(guān)察及記錄讀數三次，所得讀數的算術(shù)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(diǎn)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(diǎn)，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(guò)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(kāi)啟儀器，按照以下步驟操作：

觸摸屏幕 "MEASUREMENT"（旋光管類(lèi)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(kāi)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(chēng)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(mǎn)旋光管，不能有氣泡產(chǎn)生，進(jìn)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(zhì)影響測量結果。

1、將樣品裝入已進(jìn)行過(guò)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(fā)）

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(jìn)行歸零操作時(shí)一致）

3、觸摸 "START."開(kāi)始測量顯示數值穩定時(shí)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(shí)驗討論與心得

1、如果使用折光儀時(shí)，在目鏡中觀(guān)察不到明顯的黑白分界線(xiàn)時(shí)，是由于棱鏡間未充滿(mǎn)液體，如果出現弧形光環(huán)，可能是由于部分光線(xiàn)直接照射到聚光鏡上而沒(méi)有經(jīng)過(guò)棱鏡，此時(shí)應重新調整入射光的角度范圍。

2、在測定葡萄糖旋光度時(shí)，裝入蒸餾水或待測液體時(shí)，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(chǎn)生扭力而影響讀數正確性。

八、實(shí)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(dòng)數顯阿貝折光儀的簡(jiǎn)單操作方式：

滴2-3滴樣品在棱鏡樣品槽內→按START鍵進(jìn)行開(kāi)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(jìn)行擦拭工作。

全自動(dòng)數顯阿貝折光儀的合作單位：

歡迎用戶(hù)郵寄樣品資料，進(jìn)行樣品測量檢測

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