Задание 1. Определение концентрации сахара в водном растворе

Формула (73.1.2) позволяет, по результатам измерения угла поворота плоскости поляризации, определить концентрацию оптически активного вещества в растворе. Для определения концентрации сахара в воде в работе используется сахариметр, который проградуирован по шкале Вентцке. 100⁰V этой шкалы соответствуют вращению, которое дает раствор, содержащий 26,026 граммов чистой сахарозы в 100 см³ воды в кювете длиной 2 дм. Для того чтобы определить концентрацию сахара (в граммах на 1см³ раствора), пользуются формулой

где l - длина кюветы, дм; k - коэффициент, зависящий от вида сахара (для сахарозы k = 0,26026), a - отсчет по шкале сахариметра, характеризующий угол поворота плоскости поляризации в градусах Вентцке (⁰V).

Лабораторный сахариметр представляет собой полутеневой поляриметр, основными частями которого являются две поляризационные призмы - поляризатор и анализатор, между которыми размещается кювета с исследуемым раствором и компенсатор, выполненный в виде кварцевых клиньев (рис. 73.1.1). компенсатор устанавливается в такое положение, когда вращение плоскости поляризации раствором компенсируется противоположным вращением при прохождении поляризованного света через кварцевые клинья компенсатора. Так как дисперсия кварца практически совпадает с дисперсией сахаров, то компенсация при помощи клиньев происходит одновременно почти для всех длин волн света. Это позволяет применять в качестве источника белый свет.

Рис. 73.1.1

С целью повышения точности измерений поляризатор выполнен из двух поляризующих призм, склеенных так, что их плоскости пропускания ( и соответственно) образуют малый угол . Поэтому поле зрения поляриметра разделено на две половинки (рис. 73.1.2). Если плоскость пропускания анализатора (А) поставлена перпендикулярно направлению , то левая сторона поля зрения оказывается погашенной, а, если плоскость пропускания анализатора ориентирована перпендикулярно , то гасится правая половина поля зрения. Если же плоскость пропускания анализатора перпендикулярна границе раздела полупризм поляризатора, то обе половины поля зрения освещены равномерно в виде полутени. Отсюда происходит название прибора. Установка на полутень очень чувствительна, благодаря чему измерения оказываются весьма точными.

Если в сахариметр, настроенный на полутень, вставить прозрачную кювету с оптически активным веществом, то фотометрическое равенство нарушится. Сдвигом компенсатора равенство освещенностей можно восстановить.

зрительная труба имеет два окуляра, один служит для установки кварцевых клиньев в положении компенсации, а другой окуляр для отсчета показаний шкалы.

Рис. 73.1.2.

Угол поворота плоскости поляризации определяется по разности отсчетов, соответствующих фотометрическому равенству при наличии оптически активного раствора и без него.