Polarimetria

Polarimetria je odbor fyzikálnej chémie a metóda analytickej chémie zaoberajúca sa týmto odborom.

Meria uhol otočenia roviny polarizovaného svetla opticky aktívnou látkou – polarimetrom.

Otáčanie roviny polarizovaného svetla závisí od:

• charakteru látky (štruktúra) koncentrácie
• iných faktorov (napr. od dĺžky vrstvy, kt. svetlo prechádza)

Polarimetra umožňuje určiť množstvo opticky aktívnych látok na základe merania veľkosti otočenia polarizovaného svetla. Používa sa najmä v cukrovarníctve na stanovenie sacharózy, vo farmaceutickom priemysle (stanovenie penicilínu).

Kmitanie elektromagnetického poľa lúča obyčajného svetla prebieha neusporiadane vo všetkých rovinách kolmých na jeho smer (a). Ak vplyvom určitého prostredia prebieha kmitanie len v jednej konštantnej rovine, tzv. kmitovej rovine, hovoríme polarizovanom svetle (b).Polarimeter je vedecký prístroj, ktorým sa meria polarizácia.j

Opis polarimetra

Rovina kolmá na kmitovú rovinu sa nazýva polarizačná rovina (rovina polarizovaného svetla). Svetlo možno polarizovať odrazom, najjednoduchšie však dvojlomom. Dvojlom nastáva pri prechode svetla cez kryštály všetkých sústav, okrem kockovej. Ak cez dvojlomný kryštál prechádza svetelný lúč v smere, ktorý nie je totožný so smerom optickej osi (optická os = smer rovnobežný s kryštalografickou osou), rozštiepi sa na dva polarizované lúče s rovnakou intenzitou. Tieto lúče sa v kryštáli rozbiehajú a vystupujú z neho v smere rovnobežnom s pôvodným smerom. Obidva lúče kmitajú v rovinách navzájom kolmých. Riadny lúč r kmitá v rovine kolmej na rovinu dopadu, mimoriadny lúč m v rovine dopadu.

Najvýhodnejším dvojlomným kryštálom je klenec islandského vápenca. Index lomu mimoriadneho lúča je v klenci menší ako index riadneho lúča. Táto vlastnosť sa využíva pri konštrukcii polarizačných hranolov. Čelné plochy klenca sa zbrúsia tak, aby zvierali uhol 68°, rozrežú sa kolmo na čelné plochy, čím vzniká nikol, ktorého rezné plochy sa po vyleštení zlepia kanadským balzamom. Takáto úprava umožňuje, aby mimoriadny lúč prešiel cez celý hranol, zatiaľ čo riadny lúč dopadá na vrstvu balzamu pod väčším uhlom ako je medzný uhol a celkom sa odráža.

Ak prepúšťame monochromatické svetlo cez dva nikoly upevnené v jednej osi, závisí osvetlenie zorného poľa od ich vzájomnej polohy. Prvý nikol sa nazýva polarizátor P, druhý nikol, ktorým prechádzajúce svetlo pozorujeme, je analyzátor A. Ak sú obidva nikoly v rovnobežnej ploche, je zorné pole maximálne jasné. Ak analyzátor otáčame okolo spoločnej osi, zorné pole sa postupne zatemňuje. Pri otočení o 90° sú nikoly v skríženej polohe a zorné pole je celkom temné. Pri ďalšom otáčaní sa zorné pole vyjasňuj, pri uhle 180° je opäť maximálne jasné. Intenzita zorného poľa sa analogicky mení pri ďalšom otáčaní od uhla 180° do 360°. Ak medzi skrížené nikoly vložíme kremennú platničku, ktorej steny sú kolmé na optickú os kryštálu, zorné pole sa vyjasní. Aby sme dosiahli opäť stemnenie, je potrebné otočiť analyzátorom o určitý uhol, ktorý nazývame uhol otočenia roviny polarizovaného svetla. Ak sú nikoly v rovnobežnej polohe, spôsobuje kremenná platnička stemnenie zorného poľa a na vyjasnenie musíme otočiť analyzátorom o ten istý uhol. Hovoríme, že kremenná platnička je opticky aktívna a že otáča rovinu polarizovaného svetla.

Príčinou optickej aktivity kryštalických látok je nesymetrická kryštalická stavba. Keď sa tieto látky rozpustia, optická aktivita zaniká. Pri rôznych organických látkach, či už kvapalných alebo tuhých v roztoku, je optická aktivita spôsobená prítomnosťou asymetrického uhlíka, ktorý má všetky valencie obsadené rôznymi substituentmi.

Látky opticky aktívne rozdeľujeme na pravotočivé (+), otáčajúce rovinu polarizovaného svetla doprava (v smere otáčania hodinových ručičiek) a na ľavotočivé, ktoré otáčajú polarizačnú rovinu proti smeru otáčania hodinových ručičiek (-). Uhol otočenia roviny polarizovaného svetla závisí od mnohých činiteľov. Predovšetkým závisí od vlastnosti látky, hrúbky vrstvy, cez ktorú svetlo prechádza, teploty a dĺžky vlny použitého svetla. Keď sa zmenšuje vlnová dĺžka, uhol otočenia sa zväčšuje. Pri použití bieleho svetla nastáva disperzia a zorné pole sa zafarbí. Preto sa v planimetrii používa monochromatické žiarenie, najčastejšie D-čiara sodíkového spektra. 

Polarizátor je stabilne umiestnený v zadnej časti valcového telesa prístroja. V prednej časti je analyzátor voľne otočený okolo geometrickej osi prístroja, stabilne je spojený s rozdelenou kruhovou platňou. Zorné pole pozorujeme ďalekohľadom D, ktorého okulárom môžeme zaostrovať. Odvod kruhovej platne je rozdelený na 360° kruhových, ktoré sú očíslované po desiatkach. Každý stupeň je rozdelený na štyri dieliky, čiže jeden dielik má 0,25°. Stupne odčítavame v dvoch okienkach na čelnej stene prístroja. Na presné určenie nameranej hodnoty používame nónius, zväčšovaný lupami L1 a L2. Nónius má dvadsaťpäť dielikov, ktoré svojou hodnotou zodpovedajú dvadsiatim štyrom dielikom kruhu, čiže jeden dielik nónia je 0,01° kruhového.