實驗目的
1、了解旋光儀的構造和旋光度的測定原理
2、掌握旋光儀的使用方法和比旋光度的計算方法
預習要求
理解定義；了解影響因素；了解測定意義；了解碳水化合物的變旋光現象；思考本實驗中如何保護旋光儀。
實驗原理
當一束單一的平面偏振光通過手性物質時，其振動方向會發生改變，此時光的振動面旋轉一定的角度，這種現象稱為旋光現象。物質的這種使偏振光的振動面旋轉的性質叫做旋光性，具有旋光性的物質叫做旋光性物質或旋光物質。許多天然有機物都具有旋光性。由於旋光物質使偏振光振動面旋轉時，可以右旋（順時針方向，記做“+”）,也可以左旋（逆時針方向，記做“—”），所以旋光物質又可分為右旋物質和左旋物質。
由單色光源（一般用鈉光燈）發出的光，通過起偏稜鏡（尼可爾稜鏡）後，轉變為平面偏振光（簡稱偏振光）。當偏振光通過樣品管中的旋光性物質時，振動平面旋轉一定角度。調節附有刻度的檢偏鏡（也是一個尼可爾稜鏡），使偏振光通過，檢偏鏡所旋轉的度數顯示在刻度盤上，此即樣品的實測旋光度α。其旋光原理如圖10-1所示。
圖10-1 旋光原理
常用比旋光度來表示物質的旋光性，比旋光度和旋光度的關係如下：
純液體的比旋光度
溶液的比旋光度
上兩式中， 表示旋光性物質在溫度為t℃、光源的波長為λ時的比旋光度；α為旋光儀所測得的旋光度； l為液層厚度（dm）；d 為純液體的密度；c為溶液的濃度（g/ml）；t為測定時的溫度（℃）；λ為所用光源的波長（nm）。例如25℃用波長為589nm的鈉燈（D線）作光源測定某樣品的旋光度為右旋38°，則比旋光度記作[α]25D=+38°。
比旋光度是旋光性物質的物理常數之一。通過測定旋光度，可以鑑定物質的純度、測定溶液的濃度、密度和鑑別光學異構體。
儀器和試劑
旋光儀、洗瓶、膠頭滴管、濾紙；
蒸餾水、5%葡萄糖溶液、未知濃度的葡萄糖溶液
實驗內容
1 ．旋光儀的結構
旋光度可以由旋光儀來測定。旋光儀有兩種：一種是數字自動顯示測定結果的自動旋光儀，另一種是目測刻度而得結果圓盤旋光儀，如圖10-2所示。
圖10-2 WXG-4圓盤旋光儀
2 ．旋光度的測定
（ 1 ）樣品溶液的配製
準確稱取一定量的樣品，在50ml的容量瓶中配成溶液。通常可以選用水、乙醇、氯仿作溶劑。若用純液體樣品直接測試，則測定前只需確定其相對密度即可。
由於葡萄糖溶液具有變旋光現象，所以待測葡萄糖溶液應該提前24小時配好，以消除變旋光現象，否則測定過程中會出現讀數不穩定的現象。
（ 2 ）預熱
打開旋光儀電源開關，預熱5～10分鐘，待完全發出鈉黃光後方可觀察使用。
（ 3 ）調零
在測定樣品前，必須先用蒸餾水來調節旋光儀的零點。洗淨樣品管後裝入蒸餾水，使液面略凸出管口。將玻璃蓋沿管口邊緣輕輕平推蓋好，不要帶入氣泡，旋緊（隨手旋緊不漏水為止，旋得太緊，玻片容易產生應力而引起視場亮度發生變化，影響測定準確度）上螺絲帽蓋。將樣品管擦乾後放入旋光儀，合上蓋子。開啟鈉光燈，將刻度盤調在零點左右，會出現大於或小於零度視場的情況。如圖10-3中a和b所示。旋動粗動、微動手輪，使視場內三部分的亮度一致，即為零點視場，如圖10-3c所示。記下刻度盤讀數，重複調零4~5次取平均值。若平均值不為零而存在偏差值，應在測量讀數中將其減去或者加上。
a.大於或小於零度視場 b.零度視場 c.小於或大於零度視場
圖10-3 三分視場的不同情況
（ 4 ）測定
樣品的測定和調零方法相同。每次測定之前樣品管必須先用蒸餾水清洗1~2遍，再用少量待測液潤洗2～3次遍，以免受污物的影響，然後裝上樣品進行測定。旋動刻度盤，尋找較暗照度下亮度一致的零度視場。若讀數是正數為右旋；讀數是負數為左旋。讀數與零點值之差，即為樣品在測定溫度時的旋光度。記下測定時樣品的溫度和樣品管長度。測定完後倒出樣品管中溶液，用蒸餾水把管洗淨，擦乾放好。
按以上方法測定5%葡萄糖溶液的旋光度4~5次，測定值填入下表相應位置。再測定未知濃度的葡萄糖溶液的旋光度4~5次，測定值填入下表相應位置。
（ 5 ）數據記錄與處理
按表中設計的項目進行相應處理，最終求出未知濃度葡萄糖溶液的濃度。
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 零點值 | ||||||
| 零點平均值 | ||||||
| 5%葡萄糖的旋光度 | ||||||
| 旋光度平均值 | ||||||
| 差值 * | ||||||
| 比旋光度 | ||||||
| 未知濃度葡萄糖的旋光度 | ||||||
| 旋光度平均值 | ||||||
| 差值 * | ||||||
| 葡萄糖溶液濃度 | ||||||
* 差值 = 旋光度平均值 － 零點平均值
注意事項
1．對觀察者來說，偏振光的振動平面若是順時針旋轉，則為右旋（+），這樣測得的+α，也可以代表α ±（n×180）°的所有值。如讀數為+38°，實際上還可以是218°、398°、-142°等角度。因此，在測定未知物的旋光度時，至少要做一次改變濃度或者液層厚度的測定。如觀察值為+38°，在稀釋五倍後，所得讀數為+7.6°，則此未知物的旋光度α應該為+7.6°×5=+38°。
2．儀器應放在空氣流通和溫度適宜的地方，並不宜低放，以免光學零部件、偏振片與受潮發霉及性能衰退。
3. 試管使用後，應及時用水或蒸餾水沖洗乾淨，揩乾藏好。
4. 鏡片不能用不潔或硬質布、紙去揩，以免鏡片表面產生道子等。
5. 儀器不用時，應將儀器放入箱內或用塑膠罩罩上，以防灰塵侵入。
6. 儀器、鈉光燈管、試管等裝箱時，應按規定位置放置，以免壓碎。
7. 不懂裝校方法，切勿隨便拆動，以免由於不懂校正方法而無法裝校好。
思考題
1．旋光度的測定具有什麼實際意義？
2．濃度為10%的某旋光性物質，用1dm長的樣品管測定旋光度，如果讀數為 -6°，那么如何確定其旋光度是-6°還是+354°？
3．為什麼在樣品測定前要檢查旋光儀的零點？通常用來做零點檢查液的溶劑應符合哪些條件？
4．使用旋光儀有哪些注意事項？
