Поляриметрия

ПОЛЯРИМЕТРИЯ (а. polarimetry; н. Polarimetrie; ф. polarimetrie; и. polarometria) — метод исследования веществ, основанный на измерении степени поляризации света и оптической активности, т.е. величины угла вращения плоскости поляризации света при прохождении его через оптически активные вещества. Угол поворота в растворах зависит от их концентрации, поэтому поляриметрия широко применяется для измерения концентрации оптически активных веществ. Изменение угла вращения при изменении длины волны света (т.н. спектрополяриметрия) позволяет изучать строение вещества и определять количество в смеси оптически активных веществ. Основы метода заложены в конце 19 — начале 20 вв. русским химиком Л. А. Чугаевым.

Измерения проводят поляриметрами, спектрополяриметрами и дихрографами. В поляриметрах луч источника света (например, натриевая или ртутная лампы) при прохождении через поляризатор, представляющий собой неподвижную призму Николя или поляроидные плёнки, поляризуется в плоскости. Поляризованный свет проходит через кювету (поляриметрического трубку) с исследуемым веществом и попадает в анализатор (вращаемая призма Николя), соединённый с лимбом. Если плоскости поляризации обеих призм расположены относительно друг друга под прямым углом, то поляризованный свет при отсутствии исследуемого вещества через анализатор не проходит. Для того чтобы поляризованный свет не проходил через анализатор после помещения в кювету оптически активного вещества, анализатор необходимо повернуть на некоторый угол, который характеризует наблюдаемое оптическое вращение. Угол ? обычно пересчитывают на удельное или молекулярное вращение.

В аналитических целях также измеряют вращения, возникающие в результате протекания химических реакций, или изменения кислотности среды. Например, определение ?-винной кислоты основано на увеличении вращения при её комплексообразовании с солями сурьмы.

С помощью поляриметрии можно определять и оптически неактивные вещества. Так при определении железа и серебра измеряют вращение а-винной кислоты до и после прибавления к ней навески пробы. В результате образования малорастворимых соединений часть а-винной кислоты удаляется из раствора, и по изменению вращения судят о количестве определяемого элемента. Оптически активные вещества используют в поляриметрическом титровании в качестве индикаторов и титрантов. Например, при титровании сильной кислоты щёлочью в качестве индикатора добавляют а-винную кислоту. До точки эквивалентности изменения оптических вращений не наблюдается. После нейтрализации сильной кислоты а-винная кислота взаимодействует с щёлочью с образованием кислой соли, что приводит к увеличению угла вращения. Для титрования оснований в качестве индикатора применяют а-тартрат натрия. Для титрования солей кальция, стронция и бария применяют раствор 1,2-пропилендиаминотетрауксусной кислоты. В процессе титрования оптическое вращение сначала возрастает, а после достижения точки эквивалентности уменьшается. При титровании соли иттрия наблюдается иная картина: продукт реакции вращается влево больше, чем титрант, поэтому кривая титрования имеет другой вид.

В спектрополяриметрии используют монохроматический свет, что позволяет получать кривые дисперсии оптического вращения (ДОВ — изменение оптической активности в зависимости от длины волны поляризованного света) и спектры кругового дихроизма (КД — регистрируется разность поглощения оптически активным веществом левого и правого циркулярно поляризованного света). Различия в кривых ДОВ или спектрах КД некоторых изомеров, например отличающихся конфигурацией метильной группы вещества, позволяют относительно легко решать задачи их раздельного определения, что невозможно другими методами.

Поляриметрия используется в различных отраслях промышленности для анализа органических соединений, продуктов переработки горно-химического сырья.