Fundacija Polarimetrija, vrste, aplikacije, prednosti in slabosti

The Polarimetrija Izmeri vrtenje, da žarek polarizirane svetlobe doživi, ​​ko prečka optično aktivno snov, ki je lahko kristal (na primer turmalin) ali sladkorna raztopina.

To je preprosta tehnika, ki pripada metodam optične analize in s številnimi aplikacijami, zlasti v kemični in agri -hrani industrije, da se določi koncentracija sladkih raztopin.

Slika 1. Digitalni samodejni polarimeter. Vir: Wikimedia Commons. Do.Krüss Optronic GmbH, http: // www.Krues.com/delo/proizvod/polarimeter [cc by-sa 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/Deed.in)] [TOC]

Osnova

Fizični temelj te tehnike je v lastnostih svetlobe kot elektromagnetnega vala, sestavljenega iz električnega polja in drugega magnetnega premikanja v medsebojno pravokotni smeri.

Elektromagnetni valovi so prečni, kar pomeni, da se ta polja širijo v smeri, pravokotno nanje, na sliki 2.

Ker pa je polje sestavljeno iz številnih valovnih vlakov, ki prihajajo iz vsakega atoma, in vsako niha v različnih smereh, naravno svetlobo ali tisto, ki prihaja iz žarnice.

Po drugi strani pa, ko se nihanja polja pojavijo v preferenčni smeri, pravijo, da je svetloba polarizirana. To je mogoče doseči tako, da pustimo svetlobni žarek skozi nekatere snovi, ki lahko blokirajo neželene komponente in omogočajo samo ene, da je v posebnem pregleden.

Slika 2. Animacija elektromagnetnega polja, ki se širi vzdolž osi x. Vir: Wikimedia Commons. In1mu [cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)].

Če je tudi svetlobni val sestavljen iz ene same valovne dolžine, imate žarek Polarizirana enobarvna linearno.

Gradiva, ki delujejo kot filtri za dosego tega, se imenujejo polarizerji ali analizatorji. In obstajajo snovi, ki se odzivajo na polarizirano svetlobo, vrtejo se ravnino polarizacije. Znani so kot optično aktivne snovi, na primer sladkorji.

Vrste polarimetra

Na splošno so lahko polarimetri: ročni, samodejni in pol -javtomatski in digitalni.

Priročniki

Ročni polarimetri se uporabljajo pri poučevanju laboratorijev in majhnih laboratorijev, medtem ko je avtomatsko prednostno, kadar je treba sprejeti veliko ukrepov, saj zmanjšajo čas, porabljen za merjenje.

Samodejno in digitalno

Samodejni in digitalni modeli imajo fotoelektrični detektor, senzor, ki oddaja odziv na spremembo svetlobe in močno dvigne natančnost ukrepov. Obstajajo tudi tisti, ki ponujajo branje na digitalnem zaslonu, saj so zelo enostavni za upravljanje.

Vam lahko služi: karbonoidi: elementi, značilnosti in uporabe

Za ponazoritev splošnega delovanja polarimetra je opisana ena od ročnih optičnih tipov.

Delovanje in deli

Osnovni polarimeter naredi dve prizmi iz Nicol ali Polaroid listov, na sredini katere je optično aktivna snov, ki jo je treba analizirati.

William Nicol (1768-1851) je bil škotski fizik, ki je dober del svoje kariere posvetil instrumentaciji. Z uporabo kalcita ali lopatičnega kristala Islandije, minerala, ki je sposoben razviti strelo, je Nicol leta 1828 ustvaril prizmo, s katero je bilo mogoče dobiti polarizirano svetlobo. Široko se je uporabljal pri gradnji polarimetrov.

Slika 4. Birrefringov kalcita kristal. Vir: Wikimedia Commons. APN MJM [CC by-S (https: // createCommons.Org/licence/by-sa/3.0)].

Glavni deli polarimetra so:

- Vir svetlobe. Na splošno parna svetilka natrija, volframa ali živega srebra, katere valovna dolžina je znana.

- Polarizatorji. Starodavni modeli so uporabljali Nicol Prisms, na drugi strani pa najsodobnejši ponavadi uporabljajo polaroidne liste, narejene iz molekul ogljikovodikov z dolgimi verigami z atomi joda.

- Spletno mesto. Kjer je nameščena snov, ki jo je treba analizirati, katere dolžina je spremenljiva, vendar natančno znana.

- Očesni in kazalniki, ki so opremljeni s tehtnicami z nonios. Tako da opazovalec natančno meri moč vrtenja vzorca. Samodejni modeli imajo fotoelektrične senzorje.

- Dodatno indikatorji valovne in valovne dolžine. Ker je moč vrtenja številnih snovi odvisna od teh parametrov.

Slika 5. Shema ročnega polarimetra. Vir: Chang, r. Kemija.

Laurent Polarimeter

V opisanem postopku je majhna neprijetnost, ko opazovalec prilagodi minimalno svetlobo, saj človeško oko ne more zaznati zelo majhnih sprememb svetilnosti.

Da bi odpravili to težavo, Laurent Polarimeter doda pol-zaostali pol-zaostanek, narejen iz birrefrintnega materiala.

Na ta način ima opazovalec v iskalu dveh ali treh sosednjih regij različnih svetilnosti, imenovanih polja. To je lažje, da oko loči raven svetilnosti.

Imate najbolj natančen ukrep, ko se analizator zasuka tako, da so vsa polja enako omedla.

Slika 6. Ročno odčitek polarimetra. Vir: f. Zapata.

Zakon o biot

Zakon o biotu se nanaša na vrtečo se moč α optično aktivne snovi, merjene v stopinjah seksasimalnih stopinj, s koncentracijo c te snovi - kadar je rešitev - in geometrije optičnega sistema.

Lahko vam služi: hipofiza (H3PO2): lastnosti, uporabe in reagenti

Zato je bil poudarjen opis polarimetra, v katerem so morale biti znane vrednosti valovne dolžine svetlobe in vrednosti Portamuestra.

Konstanta sorazmernosti je označena [α] in se imenuje Specifična rotacijska moč rešitve. Odvisno je od valovne dolžine λ vpadne svetlobe in temperature t vzorca. Vrednosti [α] so običajno tabelirane pri 20 ° C za natrijevo svetlobo, konkretno, katere valovna dolžina je 589,3 nm.

Glede na vrsto spojine, ki jo je treba analizirati, zakon o biot uporablja različne načine:

- Optično aktivne trdne snovi: α = [α].ℓ

- Čiste tekočine: α = [α]. ℓ.ρ

- Rešitve s topili, ki imajo optično aktivnost: α = [α]. ℓ.c

- Vzorci z več optično aktivnimi komponentami: ∑α_Yo

Z naslednjimi dodatnimi velikostmi in njihovimi enotami:

- Dolžina vzorca: ℓ (v mm za trdne snovi in ​​DM za tekočine)

- Gostota tekočine: ρ (v g/ml)

- Koncentracija: C (v g/ml ali molarnosti)

Prednosti in slabosti

Polarimetri so zelo koristni laboratorijski instrumenti na različnih območjih in vsaka vrsta polarimetra ima prednosti glede na uporabo.

Velika prednost same tehnike je, da gre za nedestruktiven, ustrezen test pri analizi obrazov, dragocenih ali da iz nekega razloga ne morejo podvojiti. Vendar polarimetrija ni uporabna za nobeno snov, samo za tiste, ki imajo optično aktivnost ali snov Quirals, kot so znani tudi.

Tudi to je potrebno upoštevati, da prisotnost nečistoč uvaja napake v rezultate.

Kot vrtenja, ki ga proizvaja analizirana snov, je v skladu z njenimi značilnostmi: vrsta molekule, koncentracija raztopine in celo uporabljeno topilo. Če želite pridobiti vse te podatke, morate natančno vedeti valovno dolžino uporabljene svetlobe, temperaturo in dolžino posode za držalo.

Natančnost, s katero je zaželeno analizirati vzorec, je odločilna pri izbiri ustrezne opreme. In tudi njeni stroški.

Prednosti in slabosti ročnega polarimetra

- Običajno so cenejši, čeprav obstajajo tudi digitalne različice z nizkimi stroški. Glede tega je veliko ponudbe.

- Primerni so za uporabo v poučevanju laboratorijev in kot usposabljanje, saj pomagajo operaterju, da se seznani s teoretičnimi in praktičnimi vidiki tehnike.

Lahko vam služi: periódinska kislina (HIO4): kaj je, struktura, lastnosti, uporabe

- So skoraj vedno nizko vzdrževanje.

- So odporni in trpežni.

- Branje ukrepa je nekoliko bolj naporno, še posebej, če je snov, ki jo je treba analizirati.

Prednosti in slabosti samodejnih in digitalnih polarimetrov

- Manipulacija in branje je enostavno, za njihovo delovanje ne potrebujejo specializiranega osebja.

- Digitalni polarimeter lahko podatke izvozi v tiskalnik ali napravo za shranjevanje.

- Samodejni polarimetri zahtevajo manj časa merjenja (približno 1 sekundo).

- Imajo možnosti za merjenje po presledkih.

- Fotoelektrični detektor omogoča analizo snovi z nizko vrtljivo močjo.

- Učinkovito nadzorujte temperaturo, parameter, ki najbolj vpliva na meritev.

- Nekateri modeli so dragi.

- Potrebujejo vzdrževanje.

Prijave

Polarimetrija ima veliko število aplikacij, kot je navedeno na začetku. Območja so raznolika, spojine, ki jih je treba analizirati, pa so lahko tudi organske in anorganske. So nekateri:

- Pri farmacevtskem nadzoru kakovosti pomagajo ugotoviti, da imajo snovi pri proizvodnji zdravil ustrezno koncentracijo in čistost.

- Za nadzor kakovosti živilske industrije analiziramo čistost sladkorja, pa tudi njeno vsebino v pijačah in sladkarijah. Poimenovani se tudi polarimetri, ki se uporabljajo Pokritost in uporabite določeno lestvico, ki se razlikuje od tiste, ki se uporablja v drugih aplikacijah: lestvica ºZ.

Slika 7. Kakovost vsebnosti sladkorja v vinih in sadnih sokovih izvaja polarimetrija. Vir: Pixabay.

- Tudi v živilski tehnologiji se uporablja za iskanje vsebnosti škroba v vzorcu.

- V astrofiziki se polarimetrija uporablja za analizo polarizacije svetlobe v zvezdah in preučevanju magnetnih polj, ki so prisotna v astronomskih okoljih, in njihovo vlogo v zvezdniški dinamiki.

- Polarimetrija je uporabna pri odkrivanju stališč.

- V satelitskih napravah na daljavo za opazovanje ladij v odprtem morju, območja onesnaževanja sredi oceana ali na kopnem, zahvaljujoč fotografiranju z visokim kontrastom.

- Kemična industrija uporablja polarimetrijo za razlikovanje med Optični izomeri. Te snovi imajo enake kemijske lastnosti, saj imajo njihove molekule enako sestavo in strukturo, ena pa zrcalna podoba drugega.

Optični izomeri se razlikujejo po načinu polariziranja svetlobe (enantiomere): izomer to naredi levo (Levógiro), drugi pa desno (dektrogirijo), vedno z vidika opazovalca.

Reference

1. AGS Analitično. Za kaj je polarimeter?. Pridobljeno od: Agsanalitica.com.
2. Chang, R. Kemija. 2013. Enajsta izdaja. McGraw Hill.
3. Gavira, J. Polarimetrija. Pridobljeno iz: Triplenlace.com.
4. Znanstveni instrumenti. Polarimetri. Okreval od: UV.je.
5. Politehnična univerza v Valenciji. Uporaba polarimetrije na
   Določitev čistosti sladkorja. Okreval od: rinet.UPV.je.