Polarimetria nadácie, typy, aplikácie, výhody a nevýhody

Ten Polarimetria Meria rotáciu, ktorú zažíva lúč polarizovaného svetla, keď prechádza opticky aktívnou látkou, ktorá môže byť kryštálom (napríklad turmalín) alebo roztokom cukru.

Je to jednoduchá technika, ktorá patrí do metód optickej analýzy as mnohými aplikáciami, najmä v chemickom a poľnohospodárskom priemysle na určenie koncentrácie sladkých roztokov.

postava 1. Digitálny automatický polarimeter. Zdroj: Wikimedia Commons. Do.Krüss Optronic GmbH, http: // www.Krue.com/work/produce/polarimeter [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/skutok.in)] [TOC]

Základ

Fyzický základ tejto techniky spočíva v vlastnostiach svetla ako elektromagnetickej vlny, pozostávajúcej z elektrického poľa a iného magnetického pohybu v vzájomne kolmých smeroch.

Elektromagnetické vlny sú priečne, čo znamená, že tieto polia sa zase šíria v smere kolmom pre nich, podľa obrázku 2.

Keďže sa však pole skladá z mnohých vlnových vlakov, ktoré pochádzajú z každého atómu, a každý z nich osciluje rôznymi smermi, prirodzeným svetlom alebo z toho, ktorý pochádza z žiarovky, nie je polarizovaný.

Na druhej strane, keď sa kmitania poľa vyskytujú preferenčným smerom, hovorí sa, že svetlo je polarizované. To sa dá dosiahnuť tým, že opustí žiarivý lúč cez určité látky schopné blokovať nežiaduce komponenty a umožní iba jedným priehľadným v špeciálnom.

Obrázok 2. Animácia elektromagnetického poľa šíriace sa pozdĺž osi x. Zdroj: Wikimedia Commons. A1mu [CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)].

Ak tiež svetelná vlna pozostáva z jednej vlnovej dĺžky, máte lúč Polarizovaný monochromatický lineárne.

Materiály, ktoré pôsobia ako filtre na dosiahnutie tohto cieľa, sa nazývajú polarizátory alebo analyzátory. A existujú látky, ktoré reagujú na polarizované svetlo a otáčajú rovinu polarizácie. Sú známe ako opticky aktívne látky, napríklad cukry.

Typy polarimetra

Všeobecne platí, že polarimetre môžu byť: manuálne, automatické a poloautomatické a digitálne.

Príručky

Manuálne polarimetre sa používajú vo výučbových laboratóriách a malých laboratóriách, zatiaľ čo automatické sa uprednostňujú, keď sa vyžaduje veľa opatrení, pretože minimalizujú čas strávený meraním.

Automatické a digitálne

Automatické a digitálne modely sa dodávajú s fotoelektrickým detektorom, senzorom, ktorý vyžaruje reakciu na zmenu svetla a vysoko zvyšuje presnosť opatrení. Existujú aj tí, ktorí ponúkajú čítanie na digitálnej obrazovke a je veľmi ľahko ovládateľné.

Môže vám slúžiť: karbonoidy: prvky, vlastnosti a použitia

Na ilustráciu všeobecného fungovania polarimetra je opísaný jeden z manuálnych optických typov.

Prevádzka a diely

Základný polarimeter vytvára dva hranoly z nicol alebo polaroidných listov, v strede, z ktorých sa nachádza opticky aktívna látka, ktorá sa má analyzovať.

William Nicol (1768-1851) bol škótsky fyzik, ktorý venoval veľkú časť svojej kariéry inštrumentácii. Použitím kalcitového alebo spatis kryštálu Islandu, minerál schopný rozvinúť dopadajúci blesk, Nicol vytvoril v roku 1828 hranol, s ktorým bolo možné získať polarizované svetlo. Sa široko používa pri výstavbe polarimetrov.

Obrázok 4. Krištáľ z kalcity. Zdroj: Wikimedia Commons. APN MJM [CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)].

Hlavné časti polarimetra sú:

- Zdroj svetla. Spravidla sodná, volfrámová alebo ortuťová parná lampa, ktorej vlnová dĺžka je známa.

- Polarizátory. Na druhej strane starodávne modely používali hranoly Nicol.

- Web. Kde je umiestnená látka, ktorá sa má analyzovať, ktorej dĺžka je variabilná, ale presne známa.

- Očné a ukazovatele vybavené stupnicami s nonios. Takže pozorovateľ meria presne rotačný výkon vzorky. Automatické modely majú fotoelektrické senzory.

- Indikátory vlnovej dĺžky a vlnovej dĺžky. Pretože sila rotácie mnohých látok závisí od týchto parametrov.

Obrázok 5. Schéma manuálneho polarimetra. Zdroj: Chang, r. Chémia.

Laurentný polarimeter

V opísanom postupe je malé nepríjemnosti, keď pozorovateľ upraví minimálne svetlo, pretože ľudské oko nie je schopné detegovať veľmi malé variácie svietivosti.

Na opravu tohto problému Laurent Polarimeter dodáva polo-lamter s polovičným dĺžkou, vyrobený z birrefringentného materiálu.

Týmto spôsobom má pozorovateľ v hľadáčiku dvoch alebo troch susedných oblastí s rôznou svietivosťou, nazývanými poliami. Pre oko je ľahšie rozlíšiť hladiny svietivosti.

Máte najpresnejšie opatrenie, keď sa analyzátor otáča takým spôsobom, že všetky polia sú rovnako slabé.

Obrázok 6. Manuálne čítanie polarimetra. Zdroj: f. Zapata.

Zákon o biote

Zákon Biot sa týka rotujúcej sily α opticky aktívnej látky, meraná v sexuálnych stupňoch, s koncentráciou c tejto látky - keď je to riešenie - a geometria optického systému.

Môže vám slúžiť: kyselina hypofyzárna (H3PO2): Vlastnosti, použitie a činidlá

Preto bol zdôraznený opis polarimetra, v ktorom museli byť známe hodnoty vlnovej dĺžky svetla a hodnoty portamuestra.

Konštanta proporcionality je označená [α] a nazýva sa Špecifický rotačný výkon roztok. Závisí to od vlnovej dĺžky λ dopadajúceho svetla a teploty t vzorky. [Α] hodnoty sa zvyčajne zapisujú pri 20 ° C pre sodné, konkrétne, ktorého vlnová dĺžka je 589,3 nm.

Podľa typu zlúčeniny, ktorá sa má analyzovať, zákon o biote prijíma rôzne spôsoby:

- Opticky aktívne tuhé látky: α = [α].ℓ

- Čisté tekutiny: α = [α]. ℓ.ρ

- Riešenia s rozpustenými látkami, ktoré majú optickú aktivitu: α = [α]. ℓ.c

- Vzorky s niekoľkými opticky aktívnymi komponentmi: ∑α_Jo

S nasledujúcimi ďalšími veľkosťami a ich jednotkami:

- Dĺžka vzorky: ℓ (v mm pre pevné látky a DM pre kvapaliny)

- Hustota kvapaliny: ρ (v g/ml)

- Koncentrácia: C (v g/ml alebo molarite)

Výhody a nevýhody

Polarimetre sú veľmi užitočné laboratórne nástroje v rôznych oblastiach a každý typ polarimetra má výhody podľa použitia, ktoré sa poskytnú.

Veľkou výhodou samotnej techniky je to, že je to nezasledný a primeraný test pri analýze tvárí, cenný alebo z nejakého dôvodu, že sa nemôžu zdvojnásobiť. Polarimetria sa však nevzťahuje na žiadnu látku, iba na tie, ktoré majú optickú aktivitu alebo podstatu Pútniky, Ako sú tiež známe.

Tiež potrebné zvážiť, že prítomnosť nečistôt zavádza chyby vo výsledkoch.

Uhol rotácie produkovaného analyzovanou látkou je v súlade s jej charakteristikami: typom molekuly, koncentráciou roztoku a dokonca použitým rozpúšťadlom. Ak chcete získať všetky tieto údaje, musíte presne vedieť vlnovú dĺžku použitého svetla, teplota a dĺžka kontajnera vzorky držiaka.

Presnosť, s akou je potrebné analyzovať vzorku, je rozhodujúca pri výbere vhodného zariadenia. A jeho náklady tiež.

Výhody a nevýhody manuálneho polarimetra

- Zvyčajne sú lacnejšie, hoci existujú aj nízke digitálne verzie. Pokiaľ ide o to, existuje veľa ponúk.

- Sú vhodné na použitie vo výučbových laboratóriách a ako výcvik, pretože pomáhajú operátorovi oboznámiť sa s teoretickými a praktickými aspektmi techniky.

Môže vám slúžiť: kyselina periódová (HIO4): Čo je, štruktúra, vlastnosti, použitia

- Takmer vždy sú nízke údržby.

- Sú odolné a odolné.

- Čítanie opatrenia je o niečo namáhavejšie, najmä ak látka, ktorá sa má analyzovať.

Výhody a nevýhody automatických a digitálnych polarimetrov

- Sú ľahké manipulovať a čítať, nevyžadujú na svoju činnosť špecializovaný personál.

- Digitálny polarimeter môže exportovať údaje do tlačiarne alebo do úložného zariadenia.

- Automatické polarimetre vyžadujú menej času na meranie (okolo 1 sekundy).

- Majú možnosti na meranie v intervaloch.

- Fotoelektrický detektor umožňuje analyzovať látky s nízkym rotačným výkonom.

- Efektívne regulujte teplotu, parameter, ktorý najviac ovplyvňuje meranie.

- Niektoré modely sú drahé.

- Vyžadujú údržbu.

Žiadosti

Polarimetria má veľké množstvo aplikácií, ako je uvedené na začiatku. Oblasti sú rozmanité a zlúčeniny, ktoré sa majú analyzovať, môžu byť tiež organické a anorganické. Sú niektoré z nich:

- Pri farmaceutickej kontrole kvality, ktorá pomáha určiť, že látky použité pri výrobe liekov majú primeranú koncentráciu a čistotu.

- Pre kontrolu kvality potravinárskeho priemyslu, analýza čistoty cukru, ako aj jeho obsah v nápojoch a sladkostiach. Týmto spôsobom sa tiež nazývajú polarimetre používané Úžitok a použite konkrétnu stupnicu, ktorá sa líši od stupnice použitej v iných aplikáciách: stupnica ° Z.

Obrázok 7. Kvalita obsahu cukru vo vínach a ovocných šťavách sa vykonáva polarimetriou. Zdroj: Pixabay.

- Aj v potravinárskej technológii sa používa na nájdenie obsahu škrobu vo vzorke.

- V astrofyzike sa polarimetria používa na analýzu polarizácie svetla v hviezdach a štúdium magnetických polí prítomných v astronomickom prostredí a ich úloha v dynamike hviezd.

- Polarimetria je užitočná pri detekcii pohľadu na pohľad.

- V satelitných zariadeniach na diaľkové snímanie na pozorovanie lodí v šírom mori, znečistených oblastiach uprostred oceánu alebo na súši, a to vďaka snímaniu vysokých kontrastných snímok.

- Chemický priemysel používa polarimetriu na rozlíšenie medzi Optické izoméry. Tieto látky majú rovnaké chemické vlastnosti, pretože ich molekuly majú rovnaké zloženie a štruktúru, ale jedna je zrkadlový obraz druhého.

Optické izoméry sa líšia v spôsobe, akým polarizujú svetlo (enantioméry): Izomér to robí doľava (Levógiro) a druhý doprava (dextrogyry), vždy z pohľadu pozorovateľa.

Odkazy

1. Analytický AGS. Čo je polarimeter pre?. Zdroj: Agsanalitica.com.
2. Chang, R. Chémia. 2013. Jedenáste vydanie. McGraw Hill.
3. Gavira, J. Polarimetria. Zdroj: Triplenlace.com.
4. Vedecké nástroje. Polarimetre. Získané z: UV.je.
5. polytechnická univerzita vo Valencii. Aplikácia polarimetrie na
   Stanovenie čistoty cukru. Získané z: Riunet.UPV.je.