Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Поляриметрия

Некоторые вещества поворачивают плоскость поляризации при прохождении через них плоскополяризованного света. Такие вещества называются оптически активными.

Как известно, через скрещенные поляроиды, т.е. если угол между их плоскостями пропускания составляет прямой угол, свет не пройдёт. А если между скрещенными поляроидами поставить плоский прозрачный сосуд с оптически активным веществом, то свет уже будет проходить, так как оптически активное вещество плоскость поляризации повернёт. Для того, чтобы определить, на какой угол будет повёрнут угол плоскости поляризации, надо измерить угол, на который нужно будет повернуть анализатор, чтобы свет снова не проходил. Измерив этот угол, нам будет известен и угол поворота плоскости поляризации оптически активного вещества (рис.8) Здесь изображены три рисунка, иллюстрирующие данное явление. Первый рисунок изображает поляризатор и анализатор, чьи плоскости пропускания взаимно перпендикулярны. Свет, естественно, через них не пройдёт. Второй рисунок изображает ситуацию, когда между поляризатором и анализатором установили прозрачный сосуд, наполненный оптически активным веществом (раствором сахара). Из этого рисунка видно, что плоскость поляризации света, прошедшего через раствор, повернулась на некоторый угол и свет стал проходить через анализатор, поскольку угол между плоскостью поляризации света и плоскостью пропускания анализатора уже не является прямым. Третий рисунок иллюстрирует ситуацию, когда анализатор повернули на такой угол, при котором свет снова перестал проходить через анализатор. Этот угол и будет являться тем углом, на который оптически активное вещество повернуло плоскость поляризации.

Оптически активные вещества могут быть твёрдыми (кварц), жидкими (скипидар, растворы сахара и его производных), а также газообразными (пары камфары).

Для водных растворов оптически активных веществ установлен следующий закон: a = a0 C l

Где a0 -удельное вращение, зависит от рода вещества

C - концентрация вещества в растворе

l - толщина слоя вещества.

По этой формуле можно определить процентное содержание вещества в растворе. Для этого нужно только знать угол поворота и толщину слоя.

Этот метод получил название поляриметрией или сахариметрией.

Вращение плоскости поляризации объясняется тем, что молекулы оптически активного вещества являются асимметричными. При этом они не являются зеркально симметричными, т.е. при отражении в зеркале получается совершенно другая форма.

Молекулы, одинаковые по своим химическим формулам, но разные по структурам, поворачивают плоскость поляризации в разных направлениях. Например, сахар, полученный естественным путём, является правовращающим;

а сахар, полученный синтетическим путём, является левовращающим. Если имеется равное количество правовращающих и левовращающих молекул, то такая смесь называется рацемической и она плоскость поляризации не поворачивает.