Методы, основанные на измерении эффектов поляризационных взаимодействий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»

Кафедра математических и естественных дисциплин

Реферат

по дисциплине: «Фармацевтическая химия»

на тему: «Методы, основанные на измерении эффектов поляризационных взаимодействий»

Омск 2016 г

Содержание

Введение

1. Рефрактометрия

2. Интерферометрия

3. Поляриметрия

Список литературы

Введение

Количественное определение содержания в препарате чистого вещества проводят при помощи титрометрических и физико-химических методов исследования. Первые из них включают титрование кислотно-основное, йодометрию, перманганатометрию, титрование с использованием потенциометров и других электрохимических приборов.

Физико-химические методы исследования подразделяются на спектральные, электрохимические и хроматографические.

Спектральные методы анализа основаны на свойстве молекул или атомов веществ поглощать или испускать электромагнитные излучения определенной длины волны. Характер спектра специфичен для каждого соединения, а интенсивность поглощения в определенном интервале его пропорциональна концентрации вещества. Это предоставляет возможность идентификации и количественной оценки содержания вещества

К спектральным методы относят: абсорбционные, эмиссионные и основанные на измерении эффектов поляризационных взаимодействий. Они основаны на поглощении света атомами (атомно-абсорбционный спектральный анализ), молекулами (фотоэлектроколориметрия, спектрофотометрия в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях) и частицами вещества в суспензии (турбодиметрия).

Эмиссионные методы основаны на измерении интенсивности света, излучаемого веществом. К ним относят методы молекулярно-эмиссионные (флуорометрия), атомно-эмиссионные (эмиссионный спектральный анализ, пламенная фотометрия и масс-спектрометрия) и измерение света, рассеянного частицами суспензии вещества (нефелометрия).

К методам, основанным на измерении эффектов поляризационных взаимодействий, относят рефрактометрию, интерферометрию и поляриметрию [1].

1. Рефрактометрия

Рефрактометрия (от лат. refractus- преломленный и греч. metreo- измеряю) - метод исследования веществ, основанный на определении показателя преломления (коэф. рефракции) и некоторых его функций. Применяется для идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико - химических параметров веществ [2]. концентрация рефрактометрия интерферометрия поляриметрия

Рис.1 . Оптическая схема рефрактометра

Принцип работы с рефрактометром

Исследуемый раствор помещают между плоскостями двух призм - осветительной (3) и измерительной (4). На осветительную призму (3) от источника света (1) через линзу (2) направляют световой луч, который рассеивается, проходит тонкий слой исследуемого вещества и преломляется на плоскости измерительной призмы (4) (явление предельного преломления). Луч проходит дисперсионный компенсатор (5), объектив (6), призму (7), сетку (8), шкалу (9) и через окуляр (10) попадает в глаз наблюдателя

Дисперсионный компенсатор (5) предназначен для устранения спектральной окраски границы светотени. Визирная линия сетки совмещается с границей светотени, и по шкале производится отсчет значения показателя преломления [3].

Показателем преломления называют отношение скорости света в вакууме к скорости света в испытуемом веществе (абсолютный показатель преломления). На практике определяют так называемый относительный показатель преломления (n), который является отношением скорости света в воздухе к скорости света в испытуемом веществе.

Величина показателя преломления зависит от природы вещества, длины волны света, температуры, при которой проводится измерение и концентрации вещества в растворе. Измерение показателя преломления проводится при длине волны света 589,3 нм (линия D спектра натрия). Обязательным условием определения показателя преломления является соблюдение температурного режима. Обычно определение выполняется при 20±0,3? С. При повышении температуры величина показателя преломления уменьшается, при понижении - увеличивается.

Определение концентрации вещества в растворе

В рефрактометрии используют два способа расчета концентрации вещества в растворе по измеренному показателю преломления.

1. Расчет концентрации по формуле:

С_% = , где

где n и n0 - показатели преломления раствора и растворителя;

С - концентрация вещества в растворе;

F - фактор показателя преломления.

Значения показателей преломления и факторов для различных концентраций растворов лекарственных веществ приведены в рефрактометрических таблицах.

2. Расчет концентрации по рефрактометрическим таблицам.

Измерив показатель преломления, в таблице находят соответствующее ему значение концентрации [3].

2. Интерферометрия

Интерференция - это наложение когерентных волн, при котором происходит пространственное перераспределение светового потока, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других минимумы интенсивности света.

Когерентными называются волны одинаковой частоты и постоянной разности фаз. Для получения когерентных волн необходимо разделить световой луч, исходящий из одного источника.

Интерференционную картину можно получить с помощью прибора ИТР-1, в основу которого положена схема интерферометра Рэлея, в котором интерференционная картина получается от двух когерентных световых пучков, прошедших через две параллельные щели.

Рис. 2. Схема интерферометра Рэлея

Принцип работы интерферометра

Свет от источника 1 (лампа накаливания) собирается с помощью конденсора на щели (2), находящейся в фокальной плоскости объектива коллиматора (3). Параллельный пучок лучей, выходящих из объектива, разделяется двумя щелями диафрагмы (4). Эти щели можно рассматривать как два источника вторичных световых волн, которые являются когерентными.

Когерентные световые пучки проходят через объектив (6), причём, верхняя часть пучков проходит через кюветы (5), а нижняя - непосредственно направляется в объектив. В результате в фокальной плоскости объектива происходит интерференция двух пар когерентных пучков. Интерференционная картина, образовавшаяся от двух щелей, представляет собой систему темных и светлых полос. Положение темной (условие минимума) или светлой (условие максимума) полосы определяется оптической разностью хода интерферирующих лучей.

Появление дополнительной оптической разности хода, возникающей по причине отличия показателей эталонного и исследуемого растворов, приводит к сдвигу интерферреционной картины, наблюдаемой в окуляр.

Измеряя микрометрическим механизмом величину смещения интеферренционных полос, определяют разность показателей преломления, а так же концентрацию растворов. Концентрацию растворов определяют по формуле:

С=k( ?n), где

С - концентрация раствора,

k- постоянная,

?n - разность показателей преломления раствора и дистиллированной воды[5].

3. Поляриметрия

Поляриметрия -- измерение угла вращения плоскости поляризации поляризованного луча света, прошедшего через оптически активную среду.

Термин «поляризация» означает возникновение направленности (от греческого слова polos -- ось). В естественном свете какая-либо ориентация колебаний отсутствует. Они совершаются по всем направлениям. Такой свет называют неполяризованным.

Плоскость, в которой совершаются колебания поляризованной световой волны, называют плоскостью колебаний, а плоскость, перпендикулярную ей,-- плоскостью поляризации.

Рис. 3. Принцип работы поляриметра

Измерение оптической активности при помощи поляриметра: 1 -- источник света, 2 -- неполяризованный свет, 3 -- поляризатор, 4 -- поляризованный свет, 5 -- кювета с раствором вещества, 6 -- оптическое вращение 30°, 7 -- анализатор, 8 -- наблюдатель.[6]

Оптической активностью называют способность некоторых веществ вращать плоскость поляризации. Если вращение плоскости поляризации происходит вправо (по движению часовой стрелки), то вещество называют правовращающим и перед названием его ставят индекс d или знак + (плюс); если вращение плоскости поляризации происходит влево (против часовой стрелки), то вещество называют лево-вращающим и перед названием его ставят индекс 1 или знак - (минус).

Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают греческой буквой а. Величина угла вращения зависит от природы оптически активного вещества, толщины его слоя, температуры, природы растворителя и длины волны света.

Как правило, определение оптического вращения проводят при 20 °С и при длине волны линии D спектра натрия (589,3).

Оптическая активность вещества характеризуется удельным вращением, т. е. вращением плоскости поляризации, вызванного слоем вещества (/) толщиной 1 дм при концентрации С, равной 1 г вещества в 1 мл объема при 20 °С. Обозначают удельное вращение знаком {а]г>20.

Удельное вращение жидких вещестсв вычисляют по формуле:

Для растворов веществ:

, где

a- измеренный угол вращения в градусах,

l - толщина слоя жидкости, дм;

с - концентрация раствора, выраженная в граммах на 100 мл раствора;

d - плотность жидкости.

Величина удельного вращения зависит также от природы растворителя и концентрации раствора. При замене растворителя может изменяться не только величина угла вращения, но и его направление. Во многих случаях удельное вращение постоянно лишь в определенном интервале концентраций. В интервале концентраций, при которых удельное вращение постоянно, можно по углу вращения рассчитать концентрацию вещества в растворе:

Список литературы

1. http://www.studfiles.ru/preview/1837083/page:5/

2. Химическая энциклопедия [Электронный ресурс] http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3898.html

3. http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2061/refraktomeetria.zip/refraktometr/__1.html

4. Файловый архив для студентов [Электронный ресурс] http://www.studfiles.ru/preview/3560459

5. http://phys.bspu.by/static/um/phys/opt/4razd/new4_11.pdf

6. http://uspeh23.ru/p41215325-polyarimetr-saharimetr-avtomaticheskij.html

Размещено на Allbest.ru