什麼是旋光法

利用物質的旋光性質測定溶液濃度的方法。

原理

許多物質具有旋光性（又稱光學活性），如含有手徵性碳原子的有機化合物。當平面偏振光通過這些物質（液體或溶液）時，偏振光的振動平面向左或向右旋轉，這種現象稱爲旋光。偏振光旋轉的角度稱爲旋光度，旋轉的方向與時針轉動方向相同時稱爲右旋，以“+”號表示；如與之相反，則稱爲左旋，以“-”號表示。這些旋光性質爲化合物的特性，可以用於鑑別和定量測定。爲便於比較，通常將旋光度換算成比旋光度（又稱旋光率），其定義爲在一定溫度下，一定波長的偏振光透過每毫升中含有1克旋光性物質的溶液1分米長時所旋轉的角度，通常表示爲：

式中[α]爲比旋光度，t 爲溫度，vλ爲測量用的波長（如用鈉光的黃線，則用D表示），α爲測得的旋光度，l爲測量管長度（分米數），d爲液體的相對密度，c爲每100毫升溶液中含有的溶質克數。

有時也用摩爾旋光度[φ]掹表示，其定義爲：

式中Μ爲旋光物質的分子量。

儀器

測定旋光的儀器稱爲旋光計，它由單色光源、偏光鏡、測量管、分析鏡和檢測裝置所組成。由光源發出的單色光經過偏光鏡（常用尼科爾棱鏡）產生面偏振光，然後通過測量管，照到分析鏡上。分析鏡爲另一偏光鏡，可在軸心方向轉動。當測量管內不含樣品時，通過分析鏡的光強度由偏光鏡與分析鏡偏振面的交角而定。交角爲零度時則全部通過，而當二者成90°角時，則無光線通過，在分析鏡上的檢測裝置視野中將爲全暗。此時，如果在測量管中裝上光學活性物質的溶液時，由於偏振光被旋轉，從測量管透過的光與分析鏡偏振面的交角不再爲90°，因此有部分光線通過，在檢測器視野中將看到光亮。將分析鏡旋轉，又可使視野中變爲全暗，此時偏振光與分析鏡的偏振面又爲直角相交。分析鏡旋轉的角度可由刻度盤上讀出，此讀數即樣品的旋光度。爲了便於觀察，儀器中常裝有半蔭器，將視野分爲兩個半圓，測量時將分析鏡調節至兩個半圓內的光亮度相等時作爲終點。新式的儀器則使用光電管或其他裝置，將光強度轉爲電信號後測量，或自動顯示出旋光度讀數，消除了人爲的誤差，提高了準確度。

影響比旋光度的因素

濃度

大多數光學活性物質的比旋光度都或多或少地受濃度的影響，二者的關係通常可符合下列三種關係式（畢奧方程）中的一種：

式中A、B、C爲常數，q爲溶液中溶劑的百分數。可見其關係可爲線性或非線性，可增加也可減少，隨物質而異。

溶劑

溶劑對比旋光度的影響差別很大，和溶劑分子與溶質分子之間的作用有關。因此在報道比旋光度時，均需註明所用的溶劑和濃度，如“c＝1，CHCl3”表明系在氯仿中配成1％濃度的溶液進行測量的。

溫度

溫度與比旋光度通常有下列關係：

或

式中n爲溫度係數，隨旋光物質而不同，變化也很大。故進行測量時應保持在恆定溫度並標明之。

波長

比旋光度與波長的關係用德魯德方程表示：

式中vλ爲測量用波長，k1、k2、k3和vλ1、vλ2、vλ3等均爲常數。在簡單的旋光色散情況下，上式變爲：

所以測量時必須固定波長，常用鈉光譜的D線（589.3納米），有時也用汞的綠線（546.1納米）。以比旋光度或旋光度對波長作圖，稱爲旋光譜，英文縮寫爲ORD。

應用

旋光法可用於各種光學活性物質的定量測定或純度檢驗。將樣品在指定的溶劑中配成一定濃度的溶液，由測得的旋光度算出比旋光度，與標準比較，或以不同濃度溶液製出標準曲線，求出含量。在旋光計的基礎上還發展了一種糖量計，專門用於測量蔗糖含量。用白光爲光源，以石英楔抵消蔗糖溶液對不同波長光的色散，並將石英楔校正，標以蔗糖的百分含量，即可直接測出濃度，簡便迅速，常用於製糖工業。