任务4 葡萄糖比旋度的测定
一、任务介绍
能使平面偏振光的偏振面发生偏转的物质，称为旋光性物质。旋光性物质使平面偏振光偏转的角度，叫该物质的旋光度。这是对物质做定性分析的依据之一。
二、相关知识
如果将普通光线通过一个尼科尔（Nicol）棱镜（由方解石晶体经过特殊加工制成），这样只能使与棱晶晶轴互相平行的平面上振动的光线透过棱晶，而在其他平面上振动的光线则被阻挡住。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。如果把偏振光透过一些液相物质（液体或溶液），则会出现两种情况（图3-9）。
图3-9 偏振光与旋光性物质
（1）偏振光可以通过这种物质，而这种物质对偏振光没有影响，即偏振光仍维持原来的振动平面。
（2）必须将原来的振动平面旋转一定角度才能使偏振光通过，即在某一平面内振动的偏振光，通过这种物质出来时，将在另一平面内振动。
能使偏光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性。具有旋光性的物质称为旋光物质或称光学活性物质。有些旋光物质能使偏光振动平面向右旋转称为右旋体，一般用（+）表示；能使偏光向左旋转的称为左旋体，一般用（-）表示。
结构上既不具有对称面，又不具有对称中心的分子就具有手性，它和它的镜像结构分子由于实物和镜像不能重合而产生的异构现象，互为对映异构体，简称对映体。对映异构体都有旋光性，其中一个是左旋的，一个是右旋的。
用来测量旋光度的仪器是旋光仪，一般实验室中所用的目测旋光仪（如图3-10），常用的旋光仪主要由单色光光源（常用钠光）、两块尼科尔（Nicol）棱镜、盛液管（盛被测定物质的溶液或液体）等组成，其中近光源的一块固定的棱镜叫起偏镜，其作用是将单色光变成平面偏振光；近目镜的一块可旋转的棱镜叫检偏镜，用来测定偏振光旋转的角度。
图3-10 旋光仪的原理
如果起偏镜和检偏镜的晶轴平行，而且两者之间无旋光性物质时，偏振光可直接通过检偏镜，目镜中视场是明亮的。若转动检偏镜使其晶轴与起偏镜之晶轴互相垂直，则偏振光不能通过检偏镜，目镜中观察不到光线，视场是黑暗的。此时若在两棱镜之间放入旋光性物质，由于该物质使偏振光的偏振面旋转了一定的角度，从而使目镜中的视场介于明暗之间，此时必须将检偏镜旋转适当的角度才能使视场重新变成黑暗，旋光物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光度，通常用α表示，即检偏镜旋转的角度即为该物质的旋光度。
由于人眼判断视场是否最暗很不敏感，因此常采用比较法，即将旋光仪设计成在目镜中能出现三分视场，通过比较中间与左、右明暗程度相同作为调节的标准，能提高测定的正确性。如图3-11所示。
图3-11 三分视场变化示意图
旋光度不仅取决于物质的分子结构，而且还和溶液的浓度、盛液管的长度、温度及所用光的波长等对旋光度的测量值都有影响，因此，为了能比较物质的旋光性能，通常规定1mL含1g旋光性物质浓度的溶液，放在10cm长的盛液管中，测得的旋光度称为该物质的比旋光度。比旋度是旋光物质特有的物理常数，通常用
表示。其中，t为测定时的温度，一般是室温（15～30℃）；λ为测定时光的波长，一般采用钠光（波长为589.3nm，用符号D表示）。
物质在其他浓度（c）或管长（l）条件下测得的旋光度（α），可以通过下面公式把它换算成比旋光度
。
若所测的旋光性物质为纯液体，也可放在旋光仪中测定，在计算比旋度时，只要把公式中的换成液体的密度即成。
当所测物质为溶液时，所用溶剂不同也会影响物质的旋光度。因此非水溶剂时，需注明溶剂的名称。
1．葡萄糖质量标准的查阅
三、任务实施
葡萄糖为营养药，其标准收载于______，标准中规定本品比旋度为______，测定方法按《中国药典》2010年版______。
2．仪器与用具
WZZ-2A型自动旋光仪。
3．测定条件
测定温度（t）20℃或25℃。
4．试药和试液
葡萄糖、水适量、氨试液。
5．测定方法
（1）旋光仪校正调零：打开电源开关，旋光仪预热后，开启光源及测量开关，将测量管一端螺帽放上皮垫和盖玻片（盖玻片应紧靠测量管）拧紧。从另一端注入水，洗涤测量管后注满。将另一盖玻片盖上，放上皮垫，拧紧螺帽，将两面三刀端通光面玻片用擦镜纸擦干，如有气泡，可摇动测量管使气泡浮入凸颈内。用盛水的测量管调零即可测量。
（2）供试液制备：精密称取葡萄糖（相对分子质量为198.17）10g，置于100mL量瓶中，加水适量与氨试液0.2mL，溶解后用水稀释至刻度，摇匀，在25℃恒温水浴放置10min。
（3）测定：在同一测量管内注入供试液，旋光仪检测读数，即为供试液的旋光度。重复3次，取平均值，用固体供试品公式计算比旋度。
6．结果计算方法
旋光度α和比旋度
的关系如下：
式中：C——溶液的质量浓度（每毫升溶液中所含溶质的克数），单位：g/mL；
L——盛液管长度（即液层厚度），单位为分米（dm）；
t——测量时的温度，通常规定在20或25℃；
D——钠光源的波长。
7．注意事项
（1）每次测定前应以溶剂作空白校正，测定后，再校正1次，以确定在测定时零点有无变动；如第二次校正时发现零点有变动。则应重新测定旋光度。
（2）配制溶液及测定时均应调节温度至（20±0.5）℃（或各品种项下规定的温度）。
（3）供试液或固体物质的溶液应不显浑浊或有混悬的小粒。如有上述情形时，应预先过滤，并弃去初滤液。
（4）物质的比旋度与测定光源、测定波长、溶剂和温度等因素有关。因此，表示物质的比旋度时应注明测定条件。
（5）测定管不可置干燥箱加热干燥。用后可晾干或用乙醇等有机溶剂处理后晾干。使用酸碱溶剂或有机溶剂后，必须立刻洗涤晾干，以免造成金属腐蚀或使螺帽内的橡胶圈老化，变黏。仪器不用时，样品室内可放置桂花胶以保持干燥。
（6）钠光灯泡使用一次不可过久（约2h）。关熄钠光灯后，如需再使用，应等到钠光灯冷却后再开，否则，会影响灯泡寿命。
8．检验记录
检验操作的过程中，做好检验记录。
比旋度的测定检验记录范例
9．注释
（1）旋光仪准确度可用标准石英旋光管（+5°与-1°两支）进行校准，打开电源开关，旋光仪预热后，开启光源及测量开关，在规定的温度下，重复测定6次，两支标准石英旋光管的平均测定结果均不得超出示值±0.0100。测定管旋转不同角度与方向测定，结果均不得超出示值±0.040。
（2）纯液体样品测定时以干燥的空白测定管校正仪器零点，溶液样品则用空白溶剂校正仪器零点。
（3）供试溶剂与空白溶剂用同一测定管，每次测定应保持测定管方向、位置不变。