loading3. 旋光法
应用旋光仪测量旋光性物质的旋光度以测定其含量的分析方法叫旋光法。
3.1自然光与偏振光
光是一种电磁波，即光波的振动方向与其前进方向互相垂直。自然光有无数个与光的前进方向互相垂直的光波振动面。若光线前进的方向指向我们，则与之互相垂直的光波振动平面可表示为如图3-3-1（a），图中箭头表示光波振动的方向。若使自然光通过尼科尔棱镜，由于振动面与尼科尔棱镜的光轴平行的光波才能通过尼科尔棱镜，所以通过尼科尔棱镜的光，只有一个与光的前进方向互相垂直的光波振动面，如图3-3-1（b）。这种仅在一个平面上振动的光叫偏振光。 3.2偏振光的产生 3.2.1尼科尔棱镜
把一块方解石的菱形六面体末端的表面磨光，使镜角等于68°，将之对角切成两半，把切面磨成光学平面后，再用加拿大树胶粘起来，便成为一个尼克尔棱镜。由于方解石的光学特性，当自然光L射入棱镜中时，发生双折射， 产生两道振动面互相垂直的平面偏振光。其中MO称为寻常光线，MP称为非常光线。方解石对它们的折射率不同，对寻常光线的折射率是1.658；对非常光线的折射率是1.486。加拿大树胶对两种光线的折射率都是1.55。寻常光线由方解石到加拿大树胶是由光密介质到光疏介质，因其入射角（76°25′）大于临界角（69°12′），发生全反射而被涂黑的侧面吸收。非常光线由方解石到加拿大树胶是由光疏介质到光密介质，必将发生折射通过加拿大树胶，由棱镜的另一端面射出，从而产生了平面偏振光（如图3-3-2）。 3.2.2偏振片
它是利用某些双折射晶体（如电气石）的二色性，即可选择性吸收寻常光线，而让非常光线通过的特性，把自然光变成偏振光。
图3-3-2 尼科尔棱镜示意图
3.3 旋光度与比旋光度 3.3.1旋光性、旋光性物质
当平面偏振光通过某种介质时，有的介质对偏振光没有作用，即透过介质的偏振光的偏振面保持不变。而有的介质却能使偏振光的偏振面发生旋转。这种能旋转偏振光的偏振面的性质叫做旋光性。具有旋光性的物质叫做旋光性物质或光活性物质。能使偏振光的偏振面向右旋的物质，叫做右旋物质；反之，叫做左旋物质。通常用\（拉丁文dextro的缩写，\右\的意思）或\表示右旋；用\（拉丁文laevo的缩写，\左\的意思）或\表示左旋。 3.3.2旋光度、比旋光度
偏振光的偏振面被旋光物质所旋转的角度，叫做旋光度，用\α\表示。 物质旋光性的大小可用比旋光度表示。 3.3.3 测定
在实际工作中通常用旋光仪测定化合物的旋光性。一般旋光仪是由一个光源和两个棱镜组成的,在两个棱镜中间有一个盛放样品的旋光管。当平面偏振光通过盛有旋光性化合物的旋光管后，偏振面就会被旋转(向右或向左)一个角度，这时偏振光就不能通行无阻的穿过与起偏镜棱轴相平行的检偏镜。只有检偏镜也旋转(向右或向左)相同的角度(α角度)，旋转了的平面偏振光才能完全通过。观察检偏镜上携带的刻度盘所旋转的角度，即为该旋光性物质的旋光度。 3.3.4计算
偏振光通过光学活性物质的溶液时，其振动平面所旋转的角度叫做该物质溶液的旋光度，以α表示。旋光度的大小与光源的波长、温度、旋光性物质的种类、溶液的浓度及液层的厚度有关。对于特定的光学活性物质，在光源波长和温度一定的情况下，其旋光度α与溶液的浓度c和液层的厚度L成正比。
即： α＝KcL
当旋光性物质的浓度为 1g／ml，液层厚度为 ldm时所测得的旋光度称为比旋光度，以[α]t?表示。由上式可知：
[α]t?＝K×1×1＝K
即： [α]t?＝
0式中：[α]t——一比旋光度，； ?? Lc t —一温度， λ—一光源波长，nm； α—一旋光度，度；
L—一液层厚度或旋光管长度，dm； c—一溶液浓度，g／ml。
比旋光度与光的波长及测定温度有关。通常规定用钠光D线（波长 589.3nm）在20℃时测定，在此条件下，比旋光度用[α]20D 表示。
因在一定条件下比旋光度[α]t?是已知的，L为一定，故测得了旋光度就可计算出旋光质溶液中的浓度c。
比旋光度像物质的熔点、沸点或折射率等物理常数一样，也是化合物的一种物理常数。
因偏振光的波长和测定时的温度对比旋光度也有影响，故表示比旋光度时，还要把温度及光源的波长标出，将温度写在[α]的右上角，波长写在左下角，即[α]Dt。溶剂对比旋光度也有影响，故也要注明所用溶剂。例如某物质的比旋光度为：[α]Dt=+98.3(C,L,CH3OH），这说明该物质的比旋光度为右旋98.3，测定时的温度为20℃，使用D钠光，溶剂为甲醇，溶液浓度为1%。 3.4变旋光作用 3.4.1定义
具有光学活性的还原糖类（如葡萄糖，果糖，乳糖、麦芽糖等），在溶解之后，其旋光度起初迅速变化，然后渐渐变得较缓慢，最后达到恒定值，这种现象称为变旋光作用 3.4.2变旋现象
由于有的糖存在两种异构体，即α型和β型，它们的比旋光度不同。这两种
环型结构及中间的开链结构在构成一个平衡体系过程中，即显示出变旋光作用。
早在1885年前药物学家坦瑞特（Tanret）就分离出物理性质不同的两种 D-葡萄糖。一种是我们称为α-D-葡萄糖，熔点为146℃，比旋光度+112°,另一种是β-D-葡萄糖，熔点是150℃，比旋光度+19°。两者之中任何一种当溶解在水里时溶液的比旋光值都逐渐发生变化，直到+53°达到平衡（邢其毅“基础有机”是52.7°），旋光度值不再改变。两种葡萄糖的溶液分别改变旋光，达到一个恒定值的这种现象叫做变旋现象。
新配制的m.p.为146℃的D-葡萄糖溶液，[α]D+112℃, 逐渐减少至达到平衡时[α]D为+527℃。新配制的熔点为+150℃的D-（+）-葡萄糖溶液，比旋光度[α]D +19°。逐渐增高至平衡时也为+52.7°。具有较高的正旋光值的形式称为α-D-（+）-葡萄糖，具有较低旋光值的形式称为 β-D-（+）-葡萄糖。
由于半缩醛环的易打开和关闭，两个异头物都可经由开链式转变成含有这两种环状异构体的平衡混合物，就造成了变旋光作用。因此，在用旋光法测定蜂蜜，商品葡萄糖等含有还原糖的样品时，样品配成溶液后，宜放置过夜再测定。若需立即测定，可将中性溶液（pH=7）加热至沸，或加几滴氨水后再稀释定容；若溶液已经稀释定容，则可加入碳酸钠干粉至石蕊试纸刚显碱性。在碱性溶液中，变旋光作用迅速，很快达到平衡。但微碱性溶液不宜放置过久，温度也不可太高，以免破坏果糖。 3.5检糖计
检糖计专用于糖类的测定。故刻度数值直接表示为蔗糖的百分含量（kg/L），其测定原理与旋光计相同。在结构上有以下特点（如图3－3－3）
图3－3－3 检糖计的基本光学元件
（1）起偏器、半棱镜和检偏器都是固定不动的，三者的光轴之间所成的角度与半影式旋光计在零点时的情况相同。在检偏器前装有一个石英补偿器，它由一块左旋石英板和两块右旋石英楔组成，两边的石英片固定，中间的可上下移动，且与刻度尺相联系。
（2）检糖汁的另一个特点是以白日光作为光源。这是利用石英和糖液对偏振白光的旋光色散程度相近这一性质。
（3）检糖计读数尺的刻度是以糖度表示的。最常用的是国际糖度尺，以0S表示。其标定方法是：在20℃时，把26.000g纯蔗糖配成100ml的糖液，用200mm观测管以波长λ=589.4400nm的钠黄光为光源测得的读数定为1000S。10S相当于100ml糖液中含有0.26g蔗糖。读数为x0S，表示100ml糖液中含有0.26x g蔗糖。
检糖计与旋光计的读数之间换算关系为： 10S＝0.34626°； 1°＝2.8880S