پلاریمتر

polatimeter
چگونه این چرخش صفحه نور پلاریزه – این فعالیت نوری – قابل تشخیص است؟ هر دو به وسیله دستگاهی به نام پلاریمتر که در شکل ۴-۲ نمایش داده شده، تشخیص داده و اندازه‌گیری می‌شود. این دستگاه شامل یک منبع نوری، دو عدسی (پلاروید یا نیکول) می‌باشد و بین عدسیها لوله‌ای قرار دارد که ماده مورد آزمایش فعالیت نوری در آن ریخته می‌شود. این قطعات به نحوی قرار می‌گیرند که ابتدا نور از میان یکی از عدسیها (پلاریزور) و بعد از لوله و سپس از عدسی (آنالیزور) عبور کرده، در انتها به چشم ما می‌رسد.

هنگامی که لوله خالی است، حداکثر مقدار نور وقتی به چشم
می‌رسد که دو عدسی طوری قرار گیرند که نور در یک صفحه ارتعاش نماید. چنانچه عدسی نزدیک‌تر به چشم‌مان را بچرخانیم، خواهیم دید که نور کم سو شده و هنگامی که عدسی عمود بر حالت قبلی خود قرار می‌گیرد مقدار نور به حداقل می‌رسد.

حال عدسیهای را طوری تنظیم می‌نمائیم که حداکثر مقدار نور از آنها عبور نماید. (در عمل تشخیص حداقل آسان‌تر از حداکثر است؛ اساس یکی است). اگر ماده بر صفحة پلاریره کننده تاثیری نداشته باشد، عبور نور حداکثر بوده و ماده از نظر نوری غیرفعال است. بایستی عدسی نزدیک‌تر به چشم چرانده شود تا با این صفحة جدید منطبق شود، در این صورت ماده از نظر نوری فعال است. چنانچه چرخش این صفحه و در نتیجه چرخش عدسی به طرف راست (در جهت حرکت عقربه‌های ساعت) باشد ماده راست‌بر و اگر چرخش به طرف چپ (در جهت عکس حرکت عقربه‌های ساعت) باشد ماده چپ‌بر است.

نه تنها می‌توان ماده را از نظر چرخاندن صفحه و جهت چرخش تعیین نمود، بلکه می‌توانیم، مقدار آن را نیز تعیین کنیم. مقدار چرخش تعداد درجاتی است که باید عدسی را چرخاند تا با نور منطبق شود. علائم + و – به ترتیب برای نشان دادن چرخش به طرف راست و چپ به کار می‌رود.

لاکتیک اسید (صفحه۱۴۶ ) که از بافت ماهیچه‌ای قابل استخراج است نور را به طرف راست چرخانده و از این رو به عنوان لاکتیک اسید راست بر یا (+) – لاکتیک اسید شناخته می‌شود. ۲- متیل –۱- بوتانول که از روغن فوزل (محصول جانبی تخمیر نشاسته به اتیل الکل) به دست می‌آید، نور را به طرف چپ چرخانده و به عنوان ۲- متیل – ۱- بوتانول چپ‌بر یا (-)-۲ متیل – ۱- بوتانول شناخته می‌شود

پلاريمتر – مدل D
این دستگاه دارای ساختار خوب کیفیت بالا و قیمت پایین و مقرون به صرفه و دارای قابلیت اندازه گیری چرخش نمونه های فعال نوری است.
این دستگاه قابلیت پذیرش نمونه های را در تیوپ با طول ۲۲۰ میلی متر دارد و قابل استفاده برا ی اندازه گیری های غلظت و چرخش نور برای صنایع مواد غذایی، شکر، عطر ها، صنایع وابسته به داروسازی و شیمیایی است.

این دستگاه همچنین به طور گسترده در مدارس دانشگاهها و مراکز تربیتی جهت اهداف آموزشی کاربرد دارد.
برای نمونه های تیره که نور را جذب می کنند این مدل میزان نور را تعدیل و تنظیم می کند.
پلاري‌متر خودكار با دقت بالا‏

‏ پلاري‌مترهاي معمول و رايج معمولاً فقط از يك منبع نور و يك طول موج خاص استفاده مي‌كند ولي در تحقيقات شيمي و داروسازي يا در كنترل كيفيت ابزارهاي متفاوتي لازم است تا با استانداردهاي ملي و بين‌المللي مطابقت پيدا كند. ‏GYROMAT-HP‏ پلاري‌متر خودكار با دقت بسيار بالايي است كه توسط ‏Dr.KERNCHEN GMBH‏ (آلمان) ساخته شده است و مي‌تواند شامل سه منبع نور و ۶ طول موج استاندارد با محدوده ‏UR/VIS‏ باشد و براي استفاده در آزمايشگاه‌هاي مدرن بسيار ايده‌آل است.‏

به علاوه اين پلاري‌متر دقت بسيار بالايي دارد كه مي‌توان آن را با استاندارد كوارتز مورد كنترل قرار داد و مي‌تواند داده‌هاي اندازه‌گيري شده را به صورت ديجيتال روي صفحه نمايش نشان دهد. اين دستگاه به راحتي به ‏PC‏ متصل مي‌شود و اطلاعات آن قابل چاپ توسط چاپگر است.‏
پلاريمتري ( Polarimetry )
پلاريمتري ( Polarimetry )

اين روش براي تجزيه كمي و كيفي اجسامي كه فعاليت نوري دارند به كار مي رود. نور سفيد در تمام جهات ارتعاش دارد و اگر از اجسام Polaroid مانند بعضي مواد پلاستيكي يا بلورهاي طبيعي مانند كلسيت كه فرمول آنها CaCO3 است عبور كند به دو اشعه تقسيم مي شود. چون سرعت هر يك از دو اشعه در داخل بلور متفاوت است. در صورتي كه بلور را در امتداد يكي از قطب ها با يك زاويه مناسب بريد و مجددا آن را با صمغي بنام كانادا بالسام بچسبانيم، جزئي كه اشعه عادي ناميده مي شود منعكس شده و خارج مي شود. در صورتي كه جزئي كه اشعه غيرعادي (پلاريزه) ناميده مي شود بدون شكست خارج مي شود ارتعاش اين نور در يك سطح و عمود بر جهت انتشار آن است اين بلور را كه نور پلاريزه ايجاد مي

كند، منشور نيكل ناميده مي شود. اجسامي داراي فعاليت نوری هستند كه در ساختمان مولكولي آنها كربن نا قرينه (يعني اتم كربني كه به چهار گروه مختلف متصل باشد) وجود داشته باشد. اين اتم كربن باعث نامتقارن شدن مولكول مي شود و مولكول نمي تواند بر تصوير آينه اي خود منطبق باشد. اگر اين اجسام در مسير نور پلاريزه قرار بگيرند باعث چرخش نور پلاريزه مي شوند در صورتي كه جسم نور پلاريزه را در جهت عقربه ساعت بچرخاند ، راست گردان (Dextrorotatory) مي گويند و چنانچه در جهت عكس عقربه ساعت بچرخاند ، آن را چپ گردان (Levorotatory) مي گويند.

مقدار چرخش (الفا) با غلظت جسم (C) متناسب است. و يا می توان گفت نور پلاريزه وقتی از ترکيبات نامتقارن عبور کند، به علت پخش نامتقارن دانسيته الكتروني در مولكول، الكترونهاي مولكول بطور نامتقارن بر نور پلاريزه اثر مي گذارند و باعث چرخش آن حول محور انتشار مي شوند. مولكولهائي كه فعاليت نوري ندارند چون با پخش الكتروني متقارن مواجه هستند بر نور پلاريزه اثر ندارند.
تركيباتي كه تصوير آينه اي قابل انطباق نداشته باشند داراي ايزومر نوری هستند. دو ايزومر نوري يك زوج انانتيومر را تشكيل مي دهند. كه از نظر خواص فيزيكي و شيميایي يكسان هستند و فقط در جهت چرخش نور پلاريزه اختلاف دارند. مخلوط مساوي دو انانتيومر كه از نظر قدر مطلق يكسان ولي از نظر جهت مخالف هستند كاملا همديگر را خنثي مي كنند. چرخش حاصله صفر است به چنين مخلوطي راسميك مي گويند.

اجزاء و قسمتهاي مختلف دستگاه پلاريمتر
۱- منبع نور:
توليد كننده نور تك رنگ است، چون ميدان چرخش با طول موج تغيير مي كند. لذا بايد به عنوان منبع از يك توليد كننده نور تك رنگ استفاده كرد. معمولا از لامپ بخار سديم (خط زرد D) استفاده مي شود. لامپ جيوه هم ممكن است بكار برده شود. طول موج لامپ سديم ۵۸۹٫۳ A° لامپ جيوه °۵۴۶ A
۲- شکاف( Slite) :
ميزان نور رسيده به نمونه را تنظيم مي كند.
۳- عدسي:
نقش موازي كننده نور را دارد.
۴- منشور نيكل :
اولین منشور نیکل كه پلاريزور نام دارد و نور را پلاريزه مي كند.
۵- سل نمونه:
استوانه اي شيشه اي است و جهت قرار دادن نمونه مورد آزمايش در داخل آن است طول آن ممکن است ۱ ، ۲ ، ۳ ، ۴ سانتیمتر باشد. (اگرحباب هوا داشت در برآمدگي سل بايد قرار گيرد.)

۶- منشور نيكل :
دومین منشور نیکل كه آنالايزور(Analyzer) بعنوان تجزيه كننده است كه با چرخاندن آن مي توان نور پلاريزه را به حالت اول برگرداند و مقدارانحراف آن را بر حسب درجه از روي يك سطح دايره اي مدرج خواند.

در اين حالت روشنائي دو نيم دايره اي كه از عدسي چشمي ملاحظه مي شود به يك اندازه خواهد بود.
۷- عدسي چشمي و ردياب (دتكتور):

معمولا از چشم انسان بعنوان ردياب استفاده مي شود. در دستگاههای پيشرفته فتوالکتريک هستند و تا ۰۰۱/۰ درجه را تعيين مي كند.
پلاريمتر نيم سايه:

يك پلاريزور كوچك متحرك بنام نيكل نيم سايه بعد از پلاريزور قرار دارد كه مي توان آن را با چرخاندن طوري تنظيم نمود كه مانع عبور نور شود. در اين حالت نيمي از دايره اي كه از عدسي چشمي ملاحظه مي شود سياه به نظر مي رسد، بعد شدت نور هر دو نيم دايره را به وسيله چرخاندن آنالايزور مساوي تنظيم مي كنيم. در اين حالت دستگاه بايد روي صفر باشد. با گذاشتن نمونه در مسير نور، شدت روشنائي دو نيم دايره فرق مي كند كه بايستي با چرخاندن آناليزور به حالت اول برگرداند و مقدار چرخش را كه a نام دارد از روي درجات خواند.

چرخش ويژه (انحراف مخصوص) Specific rotation :
زاويه a به چند عامل بستگي دارد. كه عبارتند از ماهيت تركيب، غلظت يا دانسيته (براي مايعات) طول نمونه اي كه بايد نور از آن عبور كند (طول مسير)، درجه حرارت، حلال، طول موج نور غلظت و طول مسير اهميت زيادي دارند چون تعداد متوسط مولكولهاي فعال نوری تعيين می شوند.

مقدار چرخش مخصوص براي يك جسم تحت شرايط معين ثابت است.
لذا از آن مي توان بعنوان يك ثابت فيزيكي مثل نقطه ذوب و نقطه جوش و غيره استفاده كرد. رابطه انحراف مخصوص با ازدياد درجه حرارت براي مقدار معيني از نمونه تغيير مي كند. براي تجزيه كمي با دانستن انحراف مخصوص يك جسم خالصی كه در جداولي براي °C 20=t داده شده و اندازه گيري a با استفاده از فرمولهاي فوق مقدار C( غلظت) را مي توان حساب كرد.

يكي از مهمترين كاربردهای پلاريمتري در صنايع قند است. وقتي محلولي فقط حاوي ساكارز باشد، پس از تعيين زاويه چرخش a بوسيله پلاريمتر مي توان غلظت آن را تعيين كرد. صفر پلاريمتر را بايستي با آب مقطر تنظيم نمود يا مقداري كه دستگاه براي آب مقطر نشان مي دهد را يادداشت كرد. يا مي توان منحني استاندارد براي a برحسب C رسم كرد. منحني ممكن است خطي، سهمي يا هذلولي باشد. چرخش مولكولي يك جسم در درجه حرارت T و طول موج لاندا به صورت نمايش داده مي شود كه با انحراف مخصوص با رابطه زير مربوط مي شود که M وزن مولكول جسم