Wyznaczanie stężenia cukru za pomocą polarymetru. Pomiar

Pracownia fizyczna
Badanie skręcalności optycznej roztworów i wyznaczenie ich
stężeń za pomocą polarymetru
Teoria:
- polaryzacja światła, płaszczyzna polaryzacji, skręcalność właściwa,
- polaryzacja liniowa: odbicie od powierzchni dielektryka (kąt Brewstera),
podwójne załamanie w kryształach dwójłomnych,
- pryzmat Nikola, promień zwyczajny i nadzwyczajny,
- skręcenie płaszczyzny polaryzacji, zasada działania sacharymetru Lippicha,
- wyznaczanie stężenia roztworów,
- zastosowanie polarymetrii
Cel ćwiczenia:
- zapoznanie się z budową sacharymetru,
- wyznaczanie stężeń roztworów,
- wyznaczenie skręcenia płaszczyzny polaryzacji roztworu cukru w zależności od stężenia
Przebieg ćwiczenia:
Pomiar kąta skręcenia polaryzacji roztworów
1. Do sacharymetru wkładamy rurkę szklaną napełnioną wodą destylowaną. Wodę
wlewamy w ten sposób, aby uniknąć pęcherzyków powietrza,
2. Kierujemy sacharymetr na lampę oświetleniową. Otrzymujemy obraz w świetle monochromatycznym. Obracając analizatorem sprowadzamy obie połówki pola widzenia
do jednakowego oświetlenia- odpowiada to równoległemu położeniu płaszczyzn polaryzacji polaryzatora i analizatora. Dla wody temu położeniu odpowiada kąt α0. Za podstawę pomiaru przyjmujemy jednakowe oświetlenie, minimalnej intensywności (otrzymujemy wtedy minimum błędu pomiarowego, w polu widzenia obserwuje się wówczas
szare pole). Wartość kąta α0 odczytujemy na podziałce stopniowej z dokładnością do
0,1stopnia,
Wszystkie pomiary kąta skręcenia należy dokonywać trzykrotnie, przez każdorazowe
rozregulowanie układu i następnie powrót do jednakowo oświetlonych obu połówek pola widzenia. Do obliczeń stosujemy średnią arytmetyczną z trzech pomiarów.
3. Przygotować roztwór o stężeniu 20%,
4. Badanym roztworem napełniamy rurkę sacharymetru,
5.Rurkę z roztworem umieszczamy w polarymetrze i obracając analizator sprowadzamy
położenie nikoli do jednakowego oświetlenia obu połówek pola widzenia (pkt2),
6. Odczytujemy kąt α0, o jaki skręciła się płaszczyzna polaryzacji po przejściu przez
roztwór o znanym stężeniu c0,
7. Z roztworu wzorcowego (20%) sporządzamy 4 roztwory o stężeniach: c 1 = 15%,
c2 = 10%, c3 =7,5%, c4 = 5%,
8. Analogicznie jak w punkcie 5 dla każdego z tych roztworów znajdujemy kąty skręcenia; oznaczamy je odpowiednio przez: α1, α2, α3, α4,
9. Na podstawie wyników pomiarów z punktów 6 i 8 sporządzamy wykres zależności
kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji ( αi – α0 ) gdzie i = 0, 1, 2, 3, 4 w funkcji stężenia roztworu cukru,
10. Pomiar kątów skręcenia płaszczyzny polaryzacji αx oraz αy. roztworów cukru
o nieznanym stężeniu cx i cy,
11. Z krzywej standardowej wyznaczamy stężenia nieznanych roztworów: cx oraz cy,
Literatura:
Adamczewski I. Fizyka medyczna i elementy biofizyki,
Dryński T. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki,
Szyszko E. Instrumentalne metody analityczne,
Kędzia B. Materiały do ćwiczeń z biofizyki i fizyki
Sobczyk L., Kisza A. Chemia fizyczna dla przyrodników