第二章　理化检测、化学分析和仪器分析

第一节　理化检测

理化检测，就是借助物理、化学的方法，使用某种测量工具或仪器设备，如千分尺、千分表、验规、显微镜、密度计、折光仪等进行的检验，与官能检验（感官分析）、仪器分析一样是质量检验的方式之一。凡是利用物理的、化学的技术手段，采用理化检验用的计量器具、仪器仪表、测试设备或化学物质和实验方法，对产品进行检验而获取检验结果的检验方法都属于理化检测范畴。

换一个说法，理化检测是以机械、电子或化学量具为依据和手段，对天然物品、人造产品、混合加工制品的物理和化学特性进行测定，以确定其是否符合规定要求。

理化检测通常都是能测得具体的数值，人为的误差小。因而有检验条件时，要尽可能采用理化检验。

理化检测的基本程序大致如下：

①样品的采集和保存；

②样品的制备和预处理；

③检验测定；

④分析数据处理；

⑤检验报告。

香料、香精、加香产品检测的第一步都是理化检测，有的物品只要简单的理化检测就可以确定“是不是”和“品质如何”，就不需要“大动干戈”再进行烦琐的感官分析或仪器检测。例如有许多合成香料单体只要测定它的密度、折射率、熔点、沸点、蒸气压、旋光度等就可以断定其质量、纯度是否“合格”，这在香料香精制造厂里是很正常的事，而且天天都有人在进行着这种“简单的”测验。

一、密度检测

密度是单位体积的质量——某种物质的质量和体积的比值即单位体积的某种物质的质量，叫作这种物质的密度。国际单位为千克每立方米（kg/m3），此外还常用克每立方厘米（g/cm3）。对于液体或气体还用克每升（g/L）、千克每升（kg/L）、克每毫升（g/mL）等。

密度是物质的一种特性，不随质量和体积的变化而变化，只随物态温度、压强变化而变化。用水举例：水的密度在4℃时为103kg/m3或1g/cm3（1.0×103kg/m3），其物理意义是每立方米的水的质量是1000千克。

密度通常用“ρ”表示。

密度是一个物理量，用来描述物质在单位体积下的质量。

密度也可以引申为一个量与一个范围的比值作为这种情况下的简称，例如人口密度、磁通密度（又称磁感应强度）等，与本书内容无关。

密度在生产技术上的应用可从以下几个方面反映出来：

1.可鉴别组成物体的材料

密度是物质的特性之一，每种物质都有一定的密度，不同物质的密度一般是不同的，因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是测定待测物质的密度，把测得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较，就可以鉴别物体是什么物质组成的。

2.可计算物体中所含各种物质的成分

3.可计算某些很难称量的物体的质量或形状比较复杂的物体的体积

根据密度公式的变形式m=Vρ或V=m/ρ，可以计算出物体的质量和体积，特别是一些质量和体积不便直接测量的问题，如计算不规则形状物体的体积、质量等。

4.可判定物体是实心还是空心

利用密度知识可以解决简单问题，如判断物体是否空心等。判定物体是空心的还是实心的一般有以下三种方法：

（1）根据公式求出其密度，再与该物质密度ρ比较，若小于ρ，则为空心，若等于ρ，则为实心；

（2）已知质量由公式V=m/ρ，求出V，再与V物比较，若V物<V，则为空心，若V=V物，则该物体为实心；

（3）把物体当作实心物体对待，利用求出体积为V的实心物体的质量m，然后将m与物体实际质量m物比较，若m>m物，则该物体为空心，若m=m物，则该物体为实心。

5.可计算液体内部压强以及浮力等

综上所述可见，密度在科学研究和生产生活中有着广泛的应用。对于鉴别未知物质，密度是一个重要的依据。

测量香料密度的方法多种多样，液体香料直接用密度计测定即可。

常用的密度计有浮子式密度计、静压式密度计、振动式密度计和放射性同位素密度计等。

浮子式密度计的工作原理是物体在流体内受到的浮力与流体密度有关，流体密度越大浮力越大。如果规定了被测样品的温度（例如规定25℃），则仪器也可以用密度数值作为刻度值。这类仪器中最简单的是目测浮子式玻璃密度计， 简称玻璃密度计（图2-1）。玻璃密度计有两种，一种测密度比纯水大的液体密度，叫重表；另一种测密度比纯水小的液体，叫轻表。

高精度液体密度计如图2-2所示。

静压式密度计的工作原理：一定高度液柱的静压力与该液体的密度成正比。因此可根据压力测量仪表测出的静压数值来衡量液体的密度。膜盒是一种常用的压力测量元件，用它直接测量样品液柱静压的密度计称为膜盒静压式密度计。

振动式密度计——两位奥地利著名科学家Hans Stabinger和Hans Leopord发现了振荡管密度计的测量原理：物体受激而发生振动时，其振动频率或振幅与物体本身的质量有关，如果在一个U形的玻璃管内充以一定体积的液体样品，则其振动频率或振幅的变化便反映一定体积的样品液体的质量或密度。两位科学家后来设计出密度计原型并交由Urich Santner先生以及其公司Anton Paar在1967年设计了最早的数字式液体密度计。全自动的液体密度计均基于U形振荡管的原理。振荡管高精度液体密度计见图2-3，振动式密度计见图2-4。

另一种常用的密度计是单管吹气式密度计，它以测量气压代替直接测量液柱压力。将吹气管插入被测液体液面以下一定深度，压缩空气通过吹气管不断从管底逸出。此时管内空气的压力便等于那段高度的样品液柱的压力，压力值可换算成密度。

放射性同位素密度计仪器内设有放射性同位素辐射源。它的放射性辐射（例如γ射线），在透过一定厚度的被测样品后被射线检测器所接收。一定厚度的样品对射线的吸收量与该样品的密度有关，而射线检测器的信号则与该吸收量有关，由此反映出样品的密度。

数显全自动精油密度计是香料工业常用的测量仪器，分为透射式密度计和反射式密度计两种。

现介绍一种比较简单的不溶于水的固体香料的测量方法：

首先使用天平测出该香料的质量，然后使用量筒测出体积，最后使用公式得出密度。

测固体密度的基本原理ρ=m/V。

器材：天平、量筒、水、细绳。

步骤为：

①用天平称出香料的质量m；

②往量筒中注入适量水读出体积为V1；

③用细绳系住香料放入量筒中浸没，读出体积为V2。

计算表达式为

ρ=m/（V2-V1）

各种香料的密度见本书后面的“常用香料理化数据表”。

用密度计测定精油的密度是检测精油密度最常见也是最简单、有效的方法，但是也有作假者利用调配的方法调节密度而以假乱真，所以单单靠密度检测从而断定某个香料的品质是不够的。

二、折射率检测

折射率是有机化合物最重要的物理常数之一，它能精确而方便地被测定出来；作为液体物质纯度的标准，它比沸点更为可靠。利用折射率，可鉴定未知化合物。如果一个化合物是纯的，那么就可以根据所测得的折射率排除考虑中的其他化合物，从而识别出这个未知物来。

基本原理：光在不同介质中的传播速度不相同。光线自一种透明介质进入另一透明介质的时候，由于两种介质的密度不同，光的进行速度发生变化，即发生折射现象，一般折射率是指光线在空气中进行的速度与供试品中进行速度的比值。 

根据折射定律，折射率是光线入射角的正弦与折角的正弦的比值，即：n=sin i/sin r。式中，n为折射率；sin i为光线入射角的正弦；sin r为折射角的正弦。

折射率的定义：在不同介质里的光线入射角正弦与折角正弦比值。

n=c1/c2

其中c表示在不同介质里的光速。比如光在玻璃里的速度是在真空中的1/2，那么玻璃相对真空的折射率为2。

物质的折射率因温度或光线波长的不同而改变，透光物质的温度升高，折射率变小；光线的波长越短，折射率越大。

作为液体物质纯度的标准，折射率比沸点更为可靠。

利用折射率，可以鉴定未知化合物，也可用于确定液体混合物的组成。所以浓度也应该可以测出。事实上已有大量经验数据，对照相应表格可以进行该项实验。

在蒸馏两种或两种以上的液体混合物且各组分的沸点彼此接近时，就可利用折射率来确定馏分的组成。因为当组分的结构相似和极性相同时，混合物的折射率和物质的量组成之间常呈线性关系。例如，由1mol四氯化碳和1mol甲苯组成的混合物折射率为1.4822，而纯甲苯和纯四氯化碳在同一温度下折射率分别为1.4944和1.4651。所以，要分馏此混合物时，就可利用这一线性关系求得馏分的组成。

物质的折射率不但与它的结构和光线波长有关，而且也受温度、压力等因素的影响。所以折射率的表示须注明所用的光线和测定时的温度，常用n表示。D是以钠灯的D线（589.3nm）作光源，t是与折射率相对应的温度。由于大气压的变化对折射率的影响不显著，所以只在很精密的工作中，才考虑压力的影响。一般地，当温度增高1℃时，液体有机化合物的折射率就减小3.5×10-4～5.5×10-4。某些液体，特别是测定折射率的温度与其沸点相近时，其温度系数可达7×10-4。在实际工作中，往往把某一温度下测定的折射率换算成另一温度下的折射率。为了便于计算，一般用4×10-4作为温度变化常数。这个粗略计算所得的数值可能略有误差，但却有参考价值。

折光仪又称折射仪，是利用光线测试液体浓度的仪器，用来测定折射率、双折率、光性。折射率是物质的重要物理常数之一，许多纯物质都具有一定的折射率，物质如果其中含有杂质则折射率将发生变化，出现偏差，杂质越多，偏差越大。

折射仪主要由高折射率棱镜（铅玻璃或立方氧化锆）、棱镜反射镜、透镜、标尺（内标尺或外标尺）和目镜等组成。

折射仪有手持式折光仪、糖量折光仪、蜂蜜折光仪、宝石折光仪、数显折光仪、全自动折光仪及在线折光仪等。

当光由介质A进入介质B，如果介质A对于介质B是疏物质，即nA<nB=“1/sin”也是一个常数。很明显，在一定波长与一定条件下，通过测定临界角就可以得到折射率，这就是通常所用阿贝（Abbe）折光仪的基本光学原理。

为了测定折射率值，阿贝折光仪（图2-5）采用了“半明半暗”的方法，就是让单色光由 0°～90°的所有角度从介质A射入介质B，这时介质B中临界角以内的整个区域均有光线通过，因而是明亮的；而临界角以外的全部区域没有光线通过，因而是暗的，明暗两区域的界线十分清楚。如果在介质B的上方用一目镜观测，就可看见一个界线十分清晰的半明半暗的像。

介质不同，临界角也就不同，目镜中明暗两区的界线位置也不一样。如果在目镜中刻上一“十”字交叉线，改变介质B与目镜的相对位置，使每次明暗两区的界线总是与“十”字交叉线的交点重合，通过测定其相对位置（角度）并经换算，便可得到折射率。而阿贝折光仪的标尺上所刻的读数即是换算后的折射率，故可直接读出。同时阿贝折光仪有消色散装置，故可直接使用日光，其测得的数字与钠光线所测得的一样。这些都是阿贝折光仪的优点所在。

阿贝折光仪的使用方法：先使折光仪与恒温槽相连接，恒温后，分开直角棱镜，用丝绢或擦镜纸沾少量乙醇或丙酮轻轻擦洗上下镜面。待乙醇或丙酮挥发后，加一滴蒸馏水于下面镜面上，关闭棱镜，调节反光镜使镜内视场明亮，转动棱镜直到镜内观察到有界线或出现彩色光带；若出现彩色光带，则调节色散，使明暗界线清晰，再转动直角棱镜使界线恰巧通过“十”字的交点。记录读数与温度，重复两次测得纯水的平均折射率与纯水的标准值（1.33299）比较，可求得折光仪的校正值，然后以同样方法测出待测液体样品的折射率。校正值一般很小，若数值太大时，整个仪器必须重新校正。

精油的折射率照样可以作假，也就是有人会在某种精油里加入一些其他香料成分或者溶剂改变精油的折射率。所以单靠测精油的折射率来判定精油有没有问题也是不可靠的。

三、熔点检测

物质的熔点，即在一定压力下，纯物质的固态和液态呈平衡时的温度，也就是说在该压力和熔点温度下，纯物质呈固态的化学势和呈液态的化学势相等。而对于分散度极大的纯物质固态体系（纳米体系）来说，表面部分不能忽视，其化学势不仅是温度和压力的函数，而且还与固体颗粒的粒径有关，属于热力学一级相变过程。

熔点是固体将其物态由固态转变（熔化）为液态的温度，一般可用Tm表示。进行相反动作（即由液态转为固态）的温度，称为凝固点。与沸点不同的是，熔点受压力的影响很小。大多数情况下一个物体的熔点就等于凝固点。 

晶体开始熔化时的温度叫做熔点。物质有晶体和非晶体，晶体有熔点，而非晶体则没有熔点。晶体又因类型不同而熔点也不同。一般来说晶体熔点从高到低为：原子晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体。在分子晶体中又有比较特殊的，如水、氨气等。它们的分子间因为含有氢键而不符合“同主族元素的氢化物熔点规律性变化”的规律。

熔点是一种物质的一个物理性质。物质的熔点并不是固定不变的，有两个因素对熔点影响很大。一是压力，平时所说的物质的熔点，通常是指1个大气压（1atm=101325Pa，下同）时的情况；如果压力变化，熔点也要发生变化。熔点随压力的变化有两种不同的情况。对于大多数物质，熔化过程是体积变大的过程，当压力增大时，这些物质的熔点要升高；对于像水这样的物质，与大多数物质不同，冰融化成水的过程体积要缩小（金属铋、锑等也是如此），当压力增大时冰的熔点要降低。另一个就是物质中的杂质，我们平时所说的物质的熔点，通常是指纯净的物质的熔点。但在现实生活中，大部分的物质都是含有其他的物质的，比如在纯净的液态物质中溶有少量其他物质，或称为杂质，即使数量很少，物质的熔点也会有很大的变化。例如水中溶有盐，熔点就会明显下降，海水就是溶有盐的水，海水冬天结冰的温度比河水低，就是这个原因。饱和食盐水的熔点可下降到约-22℃，北方的城市在冬天下大雪时，常常往公路的积雪上撒盐，只要这时的温度高于-22℃，足够的盐总可以使冰雪融化，这也是一个熔点在日常生活中的应用。

熔点实质上是该物质固、液两相可以共存并处于平衡的温度，以冰融化成水为例，在一个大气压下冰的熔点是0℃，而温度为0℃时，冰和水可以共存，如果与外界没有热交换，冰和水共存的状态可以长期保持稳定。在各种晶体中粒子之间相互作用力不同，因而熔点各不相同。同一种晶体，熔点与压力有关，一般取在1个大气压下物质的熔点为正常熔点。在一定压力下，晶体物质的熔点和凝固点都相同。熔解时体积膨胀的物质，在压力增加时熔点就要升高。

在有机化学领域中，对于纯粹的有机化合物，一般都有固定的熔点。即在一定压力下，固-液两相之间的变化都是非常敏锐的，初熔至全熔的温度不超过0.5～1℃（熔点范围或称熔距、熔程）。但如混有杂质则其熔点下降，且熔距也较长。因此熔点测定是辨认物质本性的基本手段，也是纯度测定的重要方法之一。

熔点测定方法一般用毛细管法和微量熔点测定法。在实际应用中都是利用专业的测熔点仪来对一种物质进行测定。全自动熔点测定仪见图2-6。

相同条件不同状态物质的熔、沸点比较规律：

（1）在相同条件下，不同状态的物质的熔、沸点的高低是不同的，一般有：固体>液体>气体。例如：NaBr（固）>Br2（液）>HBr（气）。

（2）不同类型晶体的比较规律。一般来说，不同类型晶体的熔、沸点的高低顺序为：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点有高有低。这是由于不同类型晶体的微粒间作用不同，其熔、沸点也不相同。原子晶体间靠共价键结合，一般熔、沸点最高；离子晶体阴、阳离子间靠离子键结合，一般熔、沸点较高；分子晶体分子间靠范德华力结合，一般熔、沸点较低；金属晶体中金属键的键能有大有小，因而金属晶体熔、沸点有高有低。

例如：金刚石>食盐>干冰。

（3）同种类型晶体的比较规律

①原子晶体　熔、沸点的高低，取决于共价键的键长和键能，键长越短，键能越大，熔、沸点越高。

例如：晶体硅、金刚石和碳化硅三种晶体中，因键长C—C<C—Si<Si—Si，所以熔、沸点高低为：金刚石>碳化硅>晶体硅。

②离子晶体　熔、沸点的高低，取决于离子键的强弱。一般来说，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键就越强，熔、沸点就越高。

例如：MgO>CaO；NaF>NaCl>NaBr>NaI。

③分子晶体　熔、沸点的高低，取决于分子间作用力的大小。一般来说，组成和结构相似的物质，其分子量越大，分子间作用力越强，熔、沸点就越高。

例如：F2<Cl2<Br2；CCl4<CBr4<Cl4。

④金属晶体　熔、沸点的高低，取决于金属键的强弱。一般来说，金属离子半径越小，自由电子数目越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。

例如：Na<Mg<Al；Li>Na>K。

绝大多数香料属于有机化合物，而有机化合物熔点的高低取决于晶格引力的大小，晶格引力愈大，熔点愈高，反之则愈低。而晶格引力的大小，主要取决于分子间作用力性质、分子结构形状以及晶格的类型，其中以离子间的电性吸引力最大，偶极分子间的吸引力与分子间的缔合次之，非极性分子间的吸引力最小。

由化合物的熔点与其结构可以归纳出以下4条规律： 

①以离子为晶格单位的无机盐、有机盐或能形成内盐的氨基酸等熔点都较高； 

②在分子中引入极性基团，偶极矩增大，熔点、沸点都升高，故极性化合物比分子量接近的非极性化合物的熔点高；但是当羟基上引入烃基时，熔点降低； 

③能形成分子间氢键的比形成分子内氢键的熔点高； 

④同系物中，熔点随分子量的增大而升高，且分子结构愈对称，排列愈整齐，熔点愈高。 

四、沸点检测

沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。液体沸腾时候的温度被称为沸点。不同液体的沸点是不同的，所谓沸点是针对不同的液态物质沸腾时的温度。沸点随外界压力变化而改变，压力低，沸点也低。

饱和蒸气压：当液体汽化的速率与其产生的气体液化的速率相同时的气压。

当液体沸腾时，在其内部所形成的气泡中的饱和蒸气压必须与外界施予的压力相等时，气泡才有可能长大并上升，所以，沸点也就是液体的饱和蒸气压等于外界压力时的温度。液体的沸点跟外部压力有关。当液体所受的压力增大时，它的沸点升高；压力减小时，沸点降低。例如，蒸汽锅炉里的蒸汽压力，有几十个大气压，锅炉里的水的沸点可在200℃以上。又如，在高山上煮饭，水易沸腾，但饭不易熟。这是由于大气压随地势的升高而降低，水的沸点也随高度的升高而逐渐下降。在海拔1900m处，大气压约为79800Pa（600mmHg，1mmHg=133.322Pa），水的沸点是93.5℃。沸点低的一般先汽化，而沸点高的一般较难汽化。

在相同的大气压下，液体不同沸点亦不相同。这是因为饱和气压和液体种类有关。在一定的温度下，各种液体的饱和气压亦一定。例如，乙醚在20℃时饱和气压为5865.2Pa（44cmHg），低于大气压，温度稍有升高，使乙醚的饱和气压与大气压力相等时，将乙醚加热到35℃即可沸腾。液体中若含有杂质，则对液体的沸点亦有影响。液体中含有溶质后它的沸点要比纯净的液体高，这是由于存在溶质后，液体分子之间的引力增加了，液体不易汽化，饱和气压也较小。要使饱和气压与大气压相同，必须提高沸点。不同液体在同一外界压力下，沸点不同。沸点随压力而变化的关系可由克劳修斯方程式得到。

测定沸点常用的方法有常量法（蒸馏法）和微量法（沸点管法）两种。沸点测定可用沸点测定仪，见图2-7；不同外压下液体沸点测定仪见图2-8。

微量法测定沸点： 

①沸点管的制备　沸点管由外管和内管组成，外管用长7～8cm、内径0.2～0.3cm的玻璃管将一端烧熔封口制得，内管用市购的毛细管截取3～4cm封其一端而成。测量时将内管开口向下插入外管中。 

②沸点的测定　取1～2滴待测样品滴入沸点管的外管中，将内管插入外管中，然后用小橡皮圈把沸点管附于温度计旁，再把该温度计的水银球位于b形管两支管中间，然后加热。加热时由于气体膨胀，内管中会有小气泡缓缓逸出，当温度升到比沸点稍高时，管内会有一连串的小气泡快速逸出。这时停止加热，使溶液自行冷却，气泡逸出的速率即渐渐减慢。在最后一气泡不再冒出并要缩回内管的瞬间记录温度，此时的温度即为该液体的沸点，待温度下降15～20℃后，可重新加热再测一次（2次所得温度数值不得相差1℃）。

双液系沸点测定仪（图2-9）可测定不同混合溶液的沸点。如收集互成平衡时的气相和液相，测出折射率，从而可作出二元液系平衡相图。

绝大多数香料属于有机化合物，有机化合物沸点的高低，主要取决于分子间引力的大小，分子间引力越大，沸点就越高，反之则越小。而分子间引力的大小受分子的偶极矩、极化度、氢键等因素的影响。具体可以归纳出4 条规律： 

①在同系物中，随着分子量增加，沸点升高；直链异构体的沸点高于支链异构体，支链愈多，沸点愈低。 

②含有极性基团时的化合物偶极矩增大，其沸点比母体烃类化合物沸点高。同分异构体的沸点一般是伯异构体>仲异构体>叔异构体。 

③当分子中能形成缔合氢键时，沸点显著升高，且形成的氢键越多，沸点越高。 

④在顺反异构体中，一般顺式异构体的沸点高于反式。 

五、旋光分析

旋光分析法是利用物质的旋光性质测定溶液浓度的方法。许多物质具有旋光性（又称光学活性），如含有手性碳原子的有机化合物。当平面偏振光通过这些物质（液体或溶液）时，偏振光的振动平面向左或向右旋转，这种现象称为旋光。偏振光旋转的角度称为旋光度，旋转的方向与时针转动方向相同时称为右旋，以“+”号表示；如与之相反，则称为左旋，以“-”号表示。

这些旋光性质为化合物的特性，可以用于鉴别和定量测定。为便于比较，通常将旋光度换算成比旋光度（又称旋光率），其定义为在一定温度下，一定波长的偏振光透过每毫升中含有1g旋光性物质的溶液1dm长时所旋转的角度。

测定旋光的仪器称为旋光计（图2-10），它由单色光源、偏光镜、测量管、分析镜和检测装置所组成。由光源发出的单色光经过偏光镜（常用尼科尔棱镜）产生面偏振光，然后通过测量管，照到分析镜上。分析镜为另一偏光镜，可在轴心方向转动。当测量管内不含样品时，通过分析镜的光强度由偏光镜与分析镜偏振面的交角而定。交角为零度时则全部通过，而当二者成90°角时，则无光线通过，在分析镜上的检测装置视野中将为全暗。此时，如果在测量管中装上光学活性物质的溶液时，由于偏振光被旋转，从测量管透过的光与分析镜偏振面的交角不再为90°，因此有部分光线通过，在检测器视野中将看到光亮。将分析镜旋转，又可使视野中变为全暗，此时偏振光与分析镜的偏振面又为直角相交。分析镜旋转的角度可由刻度盘上读出，此读数即样品的旋光度。为了便于观察，仪器中常装有半荫器，将视野分为两个半圆，测量时将分析镜调节至两个半圆内的光亮度相等时作为终点。新式的仪器则使用光电管或其他装置，将光强度转为电信号后测量，或自动显示出旋光度读数，消除了人为的误差，提高了准确度。

影响比旋光度的因素如下。

浓度——大多数光学活性物质的比旋光度都或多或少受浓度的影响；

溶剂——溶剂对比旋光度的影响很大，和溶剂分子与溶质分子之间的作用有关。因此在表示比旋光度时，均需注明所用的溶剂和浓度，如“c=1，CHCl3”表明是在氯仿中配成1%浓度的溶液进行测量的。

温度——温度对比旋光度影响较大，故进行测量时应保持在恒定温度并标明之。

波长——波长对比旋光度影响也较大，所以测量时必须固定波长，常用钠光谱的D线（589.3nm），有时也用汞的绿线（546.1nm）。以比旋光度或旋光度对波长作图，称为旋光谱，英文缩写为ORD。

旋光法可用于各种光学活性物质的定量测定或纯度检验。将样品在指定的溶剂中配成一定浓度的溶液，由测得的旋光度算出比旋光度与标准比较，或以不同浓度溶液绘制出标准曲线，求出含量。

旋光度α除了与样品本身的性质有关以外，还与样品溶液的浓度、溶剂、光线穿过的旋光管的长度、温度及光线的波长有关。一般情况下，温度对旋光度测量值影响不大，通常不必使样品置于恒温器中。因此常用比旋光度来表示各物质的旋光性。在一定的波长和温度下比旋光度可以用下列关系式表示：

表示旋光性物质在t℃、光源的波长为λ时的比旋光度。光源的波长一般用钠光的 D 线，在 20℃或 25℃测定。如（水）表示某旋光化合物以水为溶剂在 20℃时在钠光的 D 线下所测的比旋光度。

式中，α为标尺盘转动的角度读数（即旋光度），用旋光仪测定；λ为光源的光波长；d为纯液体的密度，g/cm3。

六、蒸气压检测

一定外界条件下，液体中的液态分子会蒸发为气态分子，同时气态分子也会撞击液面回归液态。这是单组分系统发生的两相变化，一定时间后，即可达到平衡。平衡时，气态分子含量达到最大值，这些气态分子撞击液体所能产生的压强，简称蒸气压。

蒸气压反映溶液中有少数能量较大的分子有脱离母体进入空间的倾向，这种倾向也称为逃逸倾向。

蒸气压不等同于大气压。

在饱和状态时，湿空气中水蒸气分压等于该空气温度下纯水的蒸气压。

一种物质的蒸气压也称作饱和蒸气压，蒸气压指的是这种物质的气相与其非气相达到平衡状态时的压力。任何物质（包括液态与固态）都有挥发成为气态的趋势，其气态也同样具有凝聚为液态或者凝华为固态的趋势。在给定的温度下，一种物质的气态与其凝聚态（固态或液态）之间会在某一个压力下存在动态平衡。此时单位时间内由气态转变为凝聚态的分子数与由凝聚态转变为气态的分子数相等。这个压力就是此物质在此温度下的饱和蒸气压。蒸气压与物质分子脱离液体或固体的趋势有关。对于液体，从蒸气压高低可以看出蒸发速率的大小。具有较高蒸气压的物质通常说其具有挥发性。

任何物质的蒸气压都随着温度非线性增加，它们之间的关系可以用克劳修斯-克拉佩龙方程（Clausius-Clapeyron relation）描述。随着温度的升高，物质蒸气压随之升高直到足以克服周围大气的压力从而在物质本体内的任何位置发生汽化而产生大量气泡，这一现象叫做沸腾，而这个温度叫做此压力下的沸点。物质的常压沸点就是此物质的饱和蒸气压等于1个标准大气压时候的温度。需要注意的是在较深液体中发生的沸腾所需温度会高于较浅液体中的沸腾，因为除了大气压力外还需要克服液体自身深度所造成的压力。

各种常用的香料都可以用蒸气压测定仪（图2-11）检测其蒸气压，部分香料在25℃的蒸气压（μmHg）数据见表2-1。

检测出的蒸气压可以初步判定一个香料样品的真伪，了解这个香料的“纯度”，但最好同时测定“标准品”的蒸气压，两相比较才能得出正确的结果。

七、溶解性检测

溶解性是指一种物质能够被另一种物质溶解的程度，即一种物质在一种溶剂里溶解能力的大小。发生溶解的物质叫溶质，溶解他物的液体（一般过量）叫溶剂，或称分散媒，生成的混合物叫溶液。

物质的溶解性与物质的溶解度之间既有联系，又有区别。物质的溶解性，即物质溶解能力的大小。这种能力既取决于溶质的本性，又取决于它跟溶剂之间的关系。不论影响物质溶解能力的因素有多么复杂，都可以简单地理解为这是物质本身的一种属性。例如食盐很容易溶解在水里，却很难溶解在汽油里；油脂很容易溶解于汽油，但很难溶解于水等。食盐、油脂的这种性质，是它们本身所固有的一种属性，都可以用溶解性这个概念来概括。然而溶解度则不同，它是按照人们规定的标准，来衡量物质溶解性的一把“尺子”。在同一规定条件下，不同溶质在同一溶剂中所能溶解的不同数量，就在客观上反映了它们溶解性的差别。因此，溶解度的概念既包含了物质溶解性的含义，又进一步反映了在规定条件下的具体数量，是溶解性的具体化、量化，是为定量研究各物质的溶解性而作的一种规定后形成的概念。 

溶解性是指达到（化学）平衡的溶液而不能容纳更多的溶质。在特殊条件下，溶液中溶解的溶质会比正常情形多，这时它便成为过饱和溶液。每份（通常是每份质量）溶剂（有时可能是溶液）所能溶解的溶质的最大值就是“溶质在这种溶剂里的溶解度”。

溶解度的定义：在一定温度下，某固体物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。

如果一种溶质能够很好地溶解在溶剂里，我们就说这种物质是可溶的。如果溶解的程度不好，称这种物质是微溶的。如果很难溶解，则称这种物质是不溶或难溶的。

实际上，溶解度往往取决于溶质在水中的溶解平衡常数，这是平衡常数的一种，反映了溶质的溶解-沉淀平衡关系，当然它也可以用于沉淀过程（那时它叫溶度积）。因此，溶解度与温度关系很大，也就不难解释了。

溶剂通常分为两大类：极性溶剂、非极性溶剂。溶剂种类与物质溶解性的关系可被概括为：“溶其所似”或者“相似相溶”。意思是说，极性溶剂能够溶解离子化合物以及能离解的共价化合物，而非极性溶剂则只能够溶解非极性的共价化合物。比如，食盐是一种离子化合物，它能在水中溶解，却不能在乙醇中溶解。

有机化合物的溶解度与分子的结构及所含的官能团密切相关，可用“相似相容”的经验规律判断。 

①一般离子型的有机化合物如有机酸盐、胺的盐类等易溶于水。 

②能与水形成氢键的极性化合物易溶于水，如：醇、醛、酮、胺等化合物。其中直链烃基<4个碳原子，支链烃基<5 个碳原子的一般都溶于水，但是随碳原子数的增加，这些化合物在水中的溶解度将逐渐减小。 

③能形成分子内氢键的化合物在水中的溶解度将减小。 

④一般碱性化合物可溶于酸，如有机胺可溶于盐酸，一般酸性有机化合物可溶于碱，如：羧酸、酚、磺酸等可溶于NaOH 中。 

在有机化学中一般会用到的溶剂有丙酮、乙醇、水和苯等。

水以及非极性溶剂是不能互溶的，例如水和石油醚不相溶解。如果施以强烈搅拌或振荡，它们也不会形成均一的混合物，这时称作悬浊液，最终会分离为两层。在油中加入相应的乳化剂，入水后有可能形成水包油或油包水的均一乳状液体。