polarymetri -ćw. z innej uczelni

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
6.
POLARYMETRIA CUKRÓW
1. Obsługa polarymetru i odczytanie k
ą
ta skr
ę
cenia
rozpuszczalnika
Zasada:
Wi
ę
kszo
ść
zwi
ą
zków organicznych, wyst
ę
puj
ą
cych w organizmach
Ŝ
ywych na-
le
Ŝ
y do optycznie czynnych, które cechuje zdolno
ść
skr
ę
cania płaszczyzny
ś
wiatła spolaryzowanego. Polarymetria wykorzystuje zjawisko skr
ę
cania płasz-
czyzny
ś
wiatła spolaryzowanego do wykrywania lub oznaczania st
ęŜ
enia sub-
stancji optycznie czynnej. Pomiary takie s
ą
stosowane m.in. w analizie
ś
rodków
leczniczych. Przyrz
ą
dem słu
Ŝą
cym do oznaczania k
ą
ta skr
ę
cenia płaszczyzny
ś
wiatła spolaryzowanego jest polarymetr. Posiada on dwa pryzmaty Nicola (ni-
kole), z których pierwszy jest nieruchomy i słu
Ŝ
y do wytwarzania wi
ą
zki
ś
wia-
tła spolaryzowanego. Drugi natomiast – ruchomy wokół osi optycznej i sprz
ę
-
Ŝ
ony ze skal
ą
k
ą
tow
ą
– słu
Ŝ
y do odczytu wielko
ś
ci k
ą
ta skr
ę
cenia.
Ś
wiatło spo-
laryzowane wykazuje maksymalne nat
ęŜ
enie, gdy płaszczyzny polaryzacji obu
pryzmatów Nikola s
ą
do siebie ustawione równolegle. Maksymalne zaciemnie-
nie, czyli wygaszenie
ś
wiatła osi
ą
ga si
ę
wówczas, gdy płaszczyzny polaryzacji
obu pryzmatów s
ą
do siebie prostopadłe (skrzy
Ŝ
owane). Zasada działania pola-
rymetru opiera si
ę
na tym,
Ŝ
e je
ś
li mi
ę
dzy skrzy
Ŝ
owane nikole umie
ś
ci si
ę
sub-
stancj
ę
optycznie czynn
ą
, która skr
ę
ca płaszczyzn
ę
ś
wiatła spolaryzowanego o
k
ą
t
Rodzaje pól widzenia w polarymetrze
1
, to pole widzenia w okularze rozja
ś
ni si
ę
proporcjonalnie do st
ęŜ
enia tego
zwi
ą
zku. W polarymetrze
ź
ródłem
ś
wiatła jest lampa sodowa poł
ą
czona z zasi-
laczem doprowadzaj
ą
cym pr
ą
d. Pole widzenia w okularze polarymetru podzie-
lone jest na trzy pionowe cz
ęś
ci, które mog
ą
by
ć
ró
Ŝ
nie o
ś
wietlone:
a) wszystkie pola s
ą
jednakowo i maksymalnie przyciemnione,
b) wszystkie pola s
ą
jednakowo i maksymalnie rozja
ś
nione,
c)
ś
rodkowe pole jest ciemne, a boczne oba pola s
ą
jasne,
d)
ś
rodkowe pole jest jasne, a boczne oba pola s
ą
ciemne.
a
a b c
lewoskr
ę
tna wygaszenie całkowite prawoskr
ę
tna
substancja substancja
Polarymetr jest standardowo tak wyregulowany,
Ŝ
e je
ś
li w rurce polaryme-
trycznej nie ma substancji optycznie czynnej i je
ś
li zerowa kreska podziałki k
ą
-
towej pokrywa si
ę
z zerow
ą
kresk
ą
podziałki noniusza, wówczas wszystkie cz
ę
-
ś
ci pola widzenia w okularze s
ą
jednolicie szaro o
ś
wietlone (wygaszone), tak
jak w pozycji „b” na rysunku.
Wykonanie:
Zasilacz wł
ą
czy
ć
na 15 min przed pomiarem.
· Przygotowanie polarymetru do pomiaru polega na takim ustawieniu pola wi-
dzenia (obracaj
ą
c pokr
ę
tłem analizator), które b
ę
dzie jednakowo i maksymal-
nie przyciemnione. W takim poło
Ŝ
eniu tarcza z podziałk
ą
k
ą
tow
ą
wskazuje
zero.
·
Przygotowa
ć
rurk
ę
polarymetryczn
ą
: wymy
ć
, przepłuka
ć
wod
ą
destylowan
ą
i osuszy
ć
.
Porcelanowa rurka polarymetryczna na obu ko
ń
cach jest nagwintowana,
a brzegi s
ą
gładko zeszlifowane, dzi
ę
ki czemu mo
Ŝ
na je zamkn
ąć
płaskimi
kr
ąŜ
kami szklanymi, dociskaj
ą
c specjalnymi nakr
ę
tkami z otworem po
ś
rod-
ku.
Uwaga!
Mi
ę
dzy szklanym kr
ąŜ
kiem a nakr
ę
tk
ą
umieszcza si
ę
mi
ę
kk
ą
pod-
kładk
ę
, aby nie uszkodzi
ć
szklanego kr
ąŜ
ka przy dokr
ę
caniu nakr
ę
tki.
·
Przed napełnieniem rurki zamkn
ąć
jeden jej koniec, sprawdzi
ć
szczelno
ść
wod
ą
destylowan
ą
i ustawi
ć
pionowo.
·
Rurk
ę
polarymetru napełni
ć
rozpuszczalnikiem, wod
ą
, wlewaj
ą
c jej na tyle,
aby nad otworem utworzył si
ę
wyra
ź
nie wypukły menisk. Szklany kr
ąŜ
ek
trzymany poziomo oprze
ć
samym brzegiem o brzeg rurki i szybkim ruchem
nasun
ąć
na otwór.
·
Sprawdzi
ć
, czy nie ma ba
ń
ki powietrza, je
ś
li jest, nale
Ŝ
y zdj
ąć
szklany kr
ąŜ
ek
i powtórzy
ć
staranniej wszystkie czynno
ś
ci, wcze
ś
niej dolewaj
ą
c rozpusz-
czalnika do wyra
ź
nego wypukłego menisku.
·
Je
ś
li pod kr
ąŜ
kiem brak ba
ń
ki powietrza, rurk
ę
mo
Ŝ
na zamkn
ąć
; na kr
ąŜ
ek po-
ło
Ŝ
y
ć
podkładk
ę
, po czym docisn
ąć
nakr
ę
tk
ą
.
2
·
·
Osuszy
ć
starannie bibuł
ą
zewn
ę
trzne powierzchnie szklanych kr
ąŜ
ków
w otworach nakr
ę
tek.
· Napełnion
ą
rurk
ę
starannie osuszy
ć
przed wło
Ŝ
eniem do przygotowanego po-
larymetru ze skrzy
Ŝ
owanymi nikolami. Sprawdzi
ć
, czy nast
ą
piła zmiana
w obrazie widzianym w okularze. Je
ś
li rozpuszczalnik zmienił obraz w okula-
rze, nale
Ŝ
y pokr
ę
tłem obróci
ć
analizator na tyle, aby przywróci
ć
wyj
ś
ciowe
pole widzenie, czyli jednakowo i maksymalnie przyciemnione.
·
K
ą
t, o który nale
Ŝ
ało obróci
ć
analizator, odczyta
ć
ze skali: górnej wskazuj
ą
cej
całe stopnie i dolnej, czyli noniusza, z ułamkami stopni.
·
K
ą
t skr
ę
cenia
a
odczyta
ć
5-krotnie. Obliczy
ć
ś
redni k
ą
t skr
ę
cenia
a
·
W celu opró
Ŝ
nienia rurki po pomiarze wystarczy odkr
ę
ci
ć
tylko jedn
ą
nakr
ę
t-
k
ę
, wyla
ć
rozpuszczalnik i rurka jest gotowa do nast
ę
pnego
ć
wiczenia.
2. Wyznaczanie skr
ę
calno
ś
ci wła
ś
ciwej; identyfikacja cukrów
Zasada:
Warto
ś
ci
ą
charakteryzuj
ą
c
ą
dany zwi
ą
zek optycznie czynny jest skr
ę
calno
ść
a
2 0
=
a
D
c g m l l d m
) (
×
)
wła
ś
ciwa:
gdzie:
[a]
D
20
– skr
ę
calno
ść
wła
ś
ciwa rozpuszczonej substancji wyra
Ŝ
ona w stopniach,
indeks górny
20
oznacza temperatur
ę
pomiaru; indeks dolny
D
oznacza
ś
wiatło monochromatyczne, linia D lampy sodowej (589,3 nm);
– zmierzony k
ą
t skr
ę
cenia płaszczyzny
ś
wiatła spolaryzowanego wyra
Ŝ
ony
w stopniach;
c – st
ęŜ
enie roztworu wyra
Ŝ
one w g/ml;
l – grubo
ść
warstwy roztworu, wyra
Ŝ
ona w dm, przez któr
ą
przechodzi
ś
wiatło
spolaryzowane.
Znaj
ą
c st
ęŜ
enie cukru w roztworze oraz warto
ść
k
ą
ta skr
ę
cenia
płaszczyzny
ś
wiatła spolaryzowanego, mo
Ŝ
na obliczy
ć
skr
ę
calno
ść
wła
ś
ciw
ą
, na podstawie
której identyfikuje si
ę
nieznany cukier.
a
Wykonanie:
3
·
.
( /
a
Post
ę
puj
ą
c zgodnie z instrukcj
ą
zawart
ą
w
ć
wiczeniu 1 – napełni
ć
rurk
ę
pola-
rymetru badanym roztworem nieznanego cukru o st
ęŜ
eniu 10% (w/v).
· Napełnion
ą
rurk
ę
umie
ś
ci
ć
w polarymetrze.
·
Odczyta
ć
5-krotnie k
ą
t skr
ę
cenia
a
analizowanego roztworu.
· Obliczy
ć
ś
redni k
ą
t skr
ę
cenia a.
·
Obliczy
ć
skr
ę
calno
ść
wła
ś
ciw
ą
.
·
Obliczon
ą
skr
ę
calno
ść
wła
ś
ciw
ą
porówna
ć
z tabelarycznymi warto
ś
ciami i zi-
dentyfikowa
ć
analizowany sacharyd.
3. Oznaczanie st
ęŜ
enia
D
-monocukru
Zasada:
W polarymetrii nie trzeba przygotowywa
ć
wykresu kalibracyjnego. Zwi
ą
zek
mi
ę
dzy mierzon
ą
warto
ś
ci
ą
k
ą
ta skr
ę
cenia płaszczyzny polaryzacji a warto
ś
ci
ą
szukan
ą
, czyli st
ęŜ
eniem, wyznacza warto
ść
skr
ę
calno
ś
ci wła
ś
ciwej (któr
ą
mo
Ŝ
na odczyta
ć
z odpowiednich tabel, zał
ą
czonych w
Dodatkach
na ko
ń
cu
Praktikum
) i jest prostym równaniem matematycznym. Łatwo mo
Ŝ
na zapewni
ć
warunki stosowania tej matematycznej zale
Ŝ
no
ś
ci.
Wykonanie:
·
Post
ę
puj
ą
c zgodnie z instrukcj
ą
zawart
ą
w
ć
wiczeniu 1 – rurk
ę
polaryme-
tryczn
ą
napełni
ć
wskazanym przez asystenta roztworem cukru o nieznanym
st
ęŜ
eniu.
·
Napełnion
ą
rurk
ę
umie
ś
ci
ć
w polarymetrze.
·
Odczyta
ć
w polarymetrze 5-krotnie k
ą
t skr
ę
cenia
a
.
·
Obliczy
ć
ś
redni k
ą
t skr
ę
cenia
a
.
·
Obliczy
ć
st
ęŜ
enie (g/ml) analizowanej próby.
4. Analiza zjawiska mutarotacji
Zasada:
Monosacharydy w stanie krystalicznym i prawie całkowicie w roztworach wod-
nych maj
ą
struktur
ę
pier
ś
cieniow
ą
. Struktury pier
ś
cieniowe s
ą
konsekwencj
ą
utworzenia wewn
ą
trzcz
ą
steczkowego hemiacetalu lub hemiketalu. Podczas cy-
klizacji monosacharydów powstaje nowe centrum asymetrii, którym jest półace-
talowy atom w
ę
gla, tj. C-1 w aldozach i C-2 w ketozach. Nowe asymetryczne
atomy w
ę
gla nazywane s
ą
anomerycznymi. Monocukry pier
ś
cieniowe wyst
ę
-
4
·
puj
ą
zatem w dwóch dodatkowych postaciach izomerów przestrzennych, które
nazywaj
ą
si
ę
anomerami. Anomery ró
Ŝ
ni
ą
si
ę
poło
Ŝ
eniem grupy –OH przy
anomerycznym atomie w
ę
gla oraz takimi własno
ś
ciami, jak temperatura top-
nienia i skr
ę
calno
ść
wła
ś
ciwa. Anomer
a
ozna-
cza ten, w którym grupa –OH znajduje si
ę
nad płaszczyzn
ą
pier
ś
cienia, czyli po
tej samej stronie płaszczyzny pier
ś
cienia, co ostatnia grupa –CH
2
OH w szeregu
D
.
Mutarotacja to zjawisko zachodz
ą
ce krótko po rozpuszczeniu krystalicznego
monosacharydu w wodzie i polega na przechodzeniu jednej formy anomerycz-
nej w drug
ą
za po
ś
rednictwem formy ła
ń
cuchowej monocukru. Towarzyszy te-
mu post
ę
puj
ą
ca zmiana skr
ę
calno
ś
ci wła
ś
ciwej roztworu (wzrost lub spadek),
a
Ŝ
do ustalenia si
ę
stanu równowagi, w której skr
ę
calno
ść
wła
ś
ciwa przyjmie
ju
Ŝ
stał
ą
warto
ść
. Mutarotacja jest podstawowym dowodem pier
ś
cieniowej bu-
dowy monosacharydów, mo
Ŝ
na j
ą
obserwowa
ć
w
ś
wie
Ŝ
o sporz
ą
dzonych roz-
tworach, poniewa
Ŝ
oba anomery ró
Ŝ
ni
ą
si
ę
skr
ę
calno
ś
ci
ą
wła
ś
ciw
ą
. W stanie
równowagi jedynie około 36% cz
ą
steczek
D
-glukopiranozy pozostanie w posta-
ci anomeru
b
-
D
-glukopiranozy, jedy-
nie 0.02% cz
ą
steczek wyst
ą
pi w formie ła
ń
cuchowej. Ilo
ś
ciowa przewaga
a
, około 64% cz
ą
steczek b
ę
dzie w formie
b
-
D
-
-glukopiranozy w roztworze wodnym wynika z faktu,
Ŝ
e w tej formie wszystkie
grupy OH przyjmuj
ą
korzystne pod wzgl
ę
dem energetycznym poło
Ŝ
enia ekwa-
torialne. W roztworach wodnych
D
-glukozy wyst
ę
puj
ą
równie
Ŝ
ś
ladowe ilo
ś
ci
dwóch anomerycznych struktur furanozowych.
b
Wykonanie:
5
, monocukru przedstawionego wzorem
Hawortha, oznacza ten izomer, w którym grupa –OH przy anomerycznym ato-
mie w
ę
gla znajduje si
ę
pod płaszczyzn
ą
pier
ś
cienia, czyli po innej stronie pła-
szczyzny pier
ś
cienia ni
Ŝ
ostatnia grupa –CH
2
OH w szeregu
D
. Anomer
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

fotocafe.xlx.pl