Поляриметричний метод аналізу

Поляриметрія – метод аналізу, заснований на вимірі кута обертання площини поляризації оптично-активними прозорими розчинами чи однорідними рідинами, який дозволяє кількісно визначати в рідинах вуглеводи.

Вуглеводи відіграють енергетичну роль у харчуванні, виділяючи тепло при окиснюванні в організмі людини – 15,7 кДж/моль (3,75 кКал/г). Потреба дорослого організму у вуглеводах – 400 – 500 г на добу. Сахара служать енергетичним матеріалом при таких процесах, що відбуваються у плодах і овочах як: подих, спиртове і молочно-кисле бродіння. Після переробки вміст цукрів міняється в такий спосіб.

Плоди	Фруктоза, %	Глюкоза, %	Сахароза, %
Яблука:
Бананові	5,06	2,70	2,30
Ренет Мінський	4,41	2,89	2,18
Спартан	5,50	3,12	1,88
Лимон	1,0	1,0	1,0
Груши-Береслуцькі	4,7-5,7	2,0-2,9	1,01-2,4
Сливи	0,9-2,2	1,7-4,9	1,34
Вишні	7-9,7	8-9,7	0,22-2,72
Земляника	4,42	5,43	1,02-1,47
Смородина	7,69	1,85	0,41
Аґрус	----	4,65-8,8	1,23
Малина	3,34	6,12	0,3-2,72
Виноград	7,2	7,3	0,5

Таблиця 7

Вміст вуглеводів в плодах

 

Таблиця 8

Вміст вуглеводів у продуктах переробки

Варення з:	Моносахариди, %	Джеми з:	Моносахариди, %
Полуниці Груш Малини Сливи Яблук	0,709 0,707 0,709 0,732 0,662	Абрикос Чорної смородини	0,688 0,681
Виноград (ізюм) Персики (курага) Сливи (чорнослив)	0,66 0,575 0,578

 

Вміст вуглеводів в овочах і баштанних менше, ніж у плодах і ягодах, що видно з таблиці 9.

Таблиця 9

Вміст вуглеводів в овочах і баштанних

Овочі і баштанні	Глюкоза, %	Фруктоза, %	Сахароза, %
Капуста Баклажани Картопля Цибуля Морква Огірки Буряк Томати Кавун	2,6 3,0 0,6 1,3 2,5 1,3 0,3 1,6 2,4	1,6 0,8 0,1 1,2 1,0 1,1 0,1 1,2 4,3	0,4 0,4 0,6 6,5 3,5 0,1 8,6 0,7 2,0

 

Лабораторна робота № 5

Визначення вуглеводів поляриметричним методом

Мета: Визначити вміст глюкози або сахарози в розчині поляриметричним методом.

Теоретична частина: Глюкоза або сахароза має властивість, як оптично-активна речовина, обертати площину поляризації вправо. За кутом обертання поляризованого проміню можливо визначити кількість вуглеводів у розчині.

Прилади та матеріали: поляриметр, піпетки, фільтрувальний папір, глюкоза, сахароза, досліджувані розчини.

Поляриметр

Складовими частинами портативного поляриметра П–161М є: джерело світла 1; світлофільтр 2; поляризатори 3, 4; 5 – трубка з розчином оптично-активної речовини, аналізатор 6; шкала 7; окуляр 8 (рис. 12, рис. 13).

 

1 2 3 4 5 6 7 8

 

 

Рис. 12. Схема портативного поляриметра П–161М

 

7 5 3 1 4 2 9 6 8

 

Рис. 13. Поляриметр П–161М

1 – дзеркало; 2 – кронштейн; 3 – поляризаційний пристрій; 4 – з’єднувальна трубка; 5 – трубка з розчином оптично-активної речовини; 6 – аналізатор; 7 – лупа відліку; 8 – окуляр; 9 – кільце обертання аналізатора.

 

Поляризатор і аналізатор (3, 6) – призми Ніколя, що найкраще пропускають світло, яке поляризоване у площині, перпендикулярної до площини головного перетину призми. Звичайно поляризатор складається із двох призм Ніколя. Одна з них показує усе поле зору, що спостерігається через окуляр (8), а друга його половину. Головний перетин цієї призми встановлено під малим кутом стосовно головного перетину великої призми. При обертанні призми навколо оптичної осі приладу змінюється освітленість поля зору. При положенні головного перетину приз­ми аналізатора перпендикулярно до головного перетину великої призми поляризатора ліва половина поля, що відповідає схрещеним призмам, стає темною. Якщо продовжити обертання аналізатора, то затемнюється права сторона поля. Можна домогтися і проміжної освітленості всього поля. Це положення аналізатора вважають нульовим. Невеличкий поворот аналізатора в ту або іншу сторону утворить у полі зору півтінь (звідси і побічна назва поляриметра цього типу – напівтіньовий, рис. 14).

 

 

 

 

Рис. 14. Схема напівтіньового поля зору в окулярі поляриметра

 

Якщо після встановлення нульового положення помістити між поляризатором і аналізатором трубку (5) із розчином оптично-активної речовини, що повертає площину поляризатора на кут α, то з’явиться півтінь. Щоб повернутися до нульового положення, треба повернути аналізатор на такий же кут α, що відраховується ноніусом приладу з точністю до 0,1 за шкалою (7). Джерело світла (1) повинно бути монохроматичним. При використанні білого світла використовують світлофільтр (2 рис. 12), що звичайно є складовою частиною поляриметра.

 

Виміри виконують таким чином:

1. Шляхом переміщення окуляра (8) та освітлювача (1) – лампи потужністю не менше 40 Вт або денного світла, домагаються максимальної і рівномірної освітленості поля зору в окулярі.

2. Нульовий відлік аналізатора визначають із трубкою (5), що заповнена дистильованою водою так, щоб не потрапило повітря, бульбашки якого викликають у полі зору появу темних плям. Для цього трубку, тримаючи вертикально, заповнюють так, щоб утворився опуклий меніск, потім обережно збоку насувають сухе покривне скло і нагвинчують притискувальну обойму. Наповнену трубку обтирають ззовні фільтрувальним папером і вміщують у жолобок поляриметра. Обертанням оправ окуляра встановлюють різке зображення лінії поділу поля зору (рис. 14).

3. Обертанням кільця домагаються рівності освітлення лівої і правої частин поля зору.

4. Відлік показань по шкалі ведуть за допомогою ноніуса. Якщо при однаковій освітленості поля нуль шкали не збігається з нулем ноніуса, то різниця, тобто відлік за шкалою, у цьому випадку являє собою інструментальну поправку α_II. Знак поправки вважають позитивним, якщо нуль ноніуса розташований у позитивному напрямку від нуля шкали. Дійсні кути обертання отримують відніманням інструментальної поправки (з її знаком) із отриманих результатів.

5. Наповнюють поляриметричну трубку досліджуваним розчином і вимірюють кут обертання.

Рекомендації: Після заповнення трубки виміри проводять через 2 – 3 хвилини, тому що коливання часток рідини заважає дослідженню.

Хід визначення

1. Готують стандартні розчини вуглеводу, наприклад з масовою часткою розчиненої речовини 2,5 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 %.

2. Встановлюють нульове положення у поляриметрі.

3. Трубку приладу заповнюють стандартним розчином (без пухирів повітря), накривають шліфувальним скельцем, загвинчують щільно, насухо витирають і вміщують в поляриметр. При зміні кольору або інтенсивності освітлення частини поля зору обертанням диска зрівнюють поля і визначають кут відхилення поляризованого променю, що виражається в градусах шкали приладу. За довжини трубки 18,94 см кут відхилення в 1⁰ відповідає концентрації з масовою часткою глюкози (сахарози) 1 %, якщо довжина трубки 9,47 см, то отримані результати помножуються на 2, якщо довжина 4,73 см, то множать на 4.

4. За даними вимірів стандартних розчинів будують залежність кута обертання площини поляризації від концентрації вуглеводню.

5. Готують 2-3 розчини вуглеводу з відомою концентрацією для відпрацювання методики. Вимірюють кут обертання, за графіком визначають концентрацію розчиненої речовини і знаходять відносну похибку вимірів. Якщо похибки вимірів більше 5 %, перевіряють лінійну залежність кута обертання площини поляризації від концентрації вуглеводу. При похибках менше 5 % отримують від викладача дослідні розчини.

6. Наповнюють поляриметричну трубку досліджуваним розчином, вимірюють кут обертання і за графіком визначають концентрацію. Заповнюють таблицю 10.

 

Таблиця 10