Polarimeter

Automatisk digital polarimeter.

Polarimeter är ett optiskt instrument för mätning av polarisationsplanets vridning. Planpolariserat ljus som passerar genom vissa organiska vätskor eller lösningar av fasta ämnen får sin svängningsriktning förändrad. Vridningens storlek bestäms av ämnets natur och koncentration samt västskeskiktets tjocklek.

En polarimeter som används för analys av sockerlösningar kallas sackarimeter.

Mätprincip

Förhållandet, renheten och koncentrationen av två enantiomerer kan mätas via polarimetri. Enantiomerer kännetecknas av sin egenskap att rotera planet hos linjärt polariserat ljus. Därför kallas sådana föreningar optiskt aktiva och deras egenskap kallas optisk rotation. Ljuskällor såsom en glödlampa, en lysdiod (LED), eller solen avger elektromagnetiska ljusvågor. Deras elektriskt fält oscillerar i alla tänkbara plan i förhållande till sin utbredningsriktning. I motsats till detta, oscillerar vågorna av linjärpolariserat ljus i parallella plan.

Om ljuset träffar en polarisator, är det endast den del av ljuset som oscillerar i det definierade planet för polarisatorn som kan passera igenom. Detta plan kallas polarisationsplanet. Polarisationsplanet vrids med optiskt aktiva föreningar. Enligt den riktning i vilken ljuset roteras, kallas enantiomeren dextroroterande eller levoroterande.

Den optiska aktiviteten av enantiomerer är additiv. Om olika enantiomerer existerar tillsammans i en lösning, summeras deras optiska aktivitet. Den optiska rotationen är proportionell mot koncentrationen av de optiskt aktiva substanserna i lösning. Polarimetrar kan därför användas för koncentrationsmätningar av enantiomerprover. Med en känd koncentration av ett prov, kan polarimetrar också användas för att bestämma den specifika rotationen (α fysisk egenskap) som kännetecknar ett nytt ämne. Den specifika rotationen $[\alpha ]_{\lambda }^{T}$ är en fysisk egenskap och definieras som den optiska rotationen α vid en våglängd L av en dm, en koncentration c från 1 g/100 ml, en temperatur T (vanligen 20 ° C) och en ljusvåglängd λ (vanligen natrium-D linjen vid 589,3 nm):

$[\alpha ]_{\lambda }^{T}={\frac {100\times \alpha }{l\times c}}$

Detta säger oss hur mycket polarisationsplanet roteras när ljusstrålen passerar genom en viss mängd optiskt aktiva molekyler av ett prov. Den optiska rotationen beror på temperatur, koncentration, våglängd, banlängd, och substansen som analyseras.

Konstruktion

En polarimeter består av två Nicol-prismor (polarisatorn och analysatorn). Polarisatorn är fast och analysatorn kan roteras. Prismorna kan jämföras genom slitsar S1 och S2. Ljusvågorna kan anses motsvara vågor i strängen. Polarisatorn S1 tillåter endast de ljusvågor som rör sig i ett enda plan. Detta gör att ljuset blir planpolariserat. När analysatorn också placeras i en liknande position tillåter även den ljusvågor som kommer från polarisatorn att passera genom den. När den roteras genom den högra vinkeln kan inga vågor passera genom den högra vinkeln, och fältet verkar vara mörk. Om ett glasrör innehållande en optiskt aktiv lösningen placeras mellan polarisatorn och analysatorn vrider sig ljuset genom polarisationsplanet nu genom en viss vinkel, så måste analysatorn roteras i samma vinkel.

Källor

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, tidigare version.

• Bra Böckers lexikon, 1978