簡介
將無光學旋光性(見旋光法)的物質置於強磁場中觀察時,這些物質也會顯示出旋光性。例如,將水置於旋光計的測量管內,並將此管置於電磁鐵兩極之間的空芯中,水即產生旋光,並可用旋光計測量。這種方法稱為磁旋光法。
這一現象,最早由M.法拉第發現,因此又稱為法拉第效應。其原因是磁場影響原子中電子的運動。旋光度的大小和旋轉方向取決於物質本身的性質、磁場強度和磁場方向。其關係可用弗德特方程表示:
α=δlHcosθ
式中α為旋光度;δ為弗德特常數,決定於化合物的特性;l為測量管長度;H為磁場強度;θ為磁場與偏振光的交角。通常可將θ調節成零度,則上式變為:
α=δHl
方法
測量磁旋光度的儀器可用普通的旋光計略加改裝,配上磁鐵,使測量管位於磁鐵兩極之間,即可套用。永久性磁鐵或電磁鐵均可使用,但電磁鐵可得較大的磁場強度,從而可得較大的旋光度,即有較高的靈敏度。
液體的磁旋光度一般要與水在相同條件下測定,將二者的結果相比較,由下式計算其分子磁旋光度【Μ】:
【Μ】=mαd′/m′α′d
式中α和α′為測得的旋光度;m和m′為化合物的分子量;d和d′為液體的相對密度。上角帶撇號的表示水的數值。溶液的磁旋光度為溶劑與溶質的磁旋光度之和。旋光度一般與濃度成比例。由於所有組分在磁場中都會具有旋光性,所以磁旋光法不能用於分析複雜的混合物,一般只適用於二元系統,而且此二組分的磁旋光度應有足夠的差別,即它們的弗德特常數應有較大的不同,才有實用價值。弗德特常數相差越大,則結果的準確度越高。條件適宜時,用磁旋光法可以測定濃度很低的物質,因此此法有一定優點。一般先製備出不同濃度的溶液,在同樣條件下測定其磁旋光度,製成標準曲線,由此求出未知溶液的濃度。磁致旋光與天然旋光一樣,也受溫度、波長等的影響。
磁旋光性與天然的旋光性間有明顯的區別。在磁旋光法中,透過樣品的偏振光束如果用平面鏡反射,並由原樣品管返回時,所觀察到的旋光度為反射前讀數的兩倍,而天然光學活性物質的旋光度經這樣的反射後讀數為零。這是因為穿過天然旋光物質往返的方向相反,兩次的旋光剛好抵消。
磁旋光性則因其方向與磁場方向有關,磁場方向不變,旋轉的方向不變,所以反射前後的旋光方向相同,旋光角度得到加強,得到的讀數為鏡面反射前的兩倍。