🗊Презентация Оптические методы и приборы контроля качества продукции

«Поляриметрический анализ» доцент кафедры ФХМСП Стасевич О.В.

План лекции Физические основы поляриметрического метода. Основные понятия: поляризованный луч, плоскость поляризации, оптически активные вещества, зависимость угла вращения от строения веществ и условий измерения. Дисперсия оптического вращения. Спектрополяриметрический метод. Принципиальные схемы, функции и устройство основных узлов приборов для осуществления поляриметрического и спектрополяриметрического анализа. Применение поляриметрии и спектрополяриметрии при контроле качества продукции.

ВВЕДЕНИЕ Оптические методы анализа основаны на измерении характеристик оптических свойств вещества (испускание, поглощение, рассеивание, отражение, преломление, дифракция, интерференция, поляризация света), проявляющихся при его взаимодействии с электромагнитным излучением.

СУЩНОСТЬ МЕТОДА Поляриметрический метод анализа основан на использовании оптической активности анализируемого вещества, т. е. На способности раствора этого вещества изменять угол вращения плоскости поляризации света. Такой способностью обладают органические вещества, в молекулу которых входит один или несколько асимметрических атомов углерода.

Оптически активная молекула

Энантиомеры и диастереомеры

Оптические изомеры талидомида

Оптические изомеры адреналина

Оптические изомеры ибупрофена и левомитицина

Свет Свет  имеет дуальную природу. Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна (изучает волновая оптика), скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов — частиц, обладающих определённой энергией, импульсом, собственным моментом импульса и нулевой массой (нулевой массой покоя) (изучает геометрическая оптика) . Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Испускание кванта света происходит в результате перехода электрона из возбужденного состояния в основное. Электромагнитная волна, испускаемая в результате этого перехода, является поперечной, то есть вектора Е (электрического поля) и Н  (магнитного поля) взаимно перпендикулярны и перпендикулярны направлению распространения.

Электромагнитная волна Для описания поляризации будем рассматривать световой вектор Е, вектор напряженности электрического поля.

Естественный и поляризованный свет Атомы излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора  Е. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора называется естественным. Свет, в котором имеется преимущественное направление колебаний вектора   и незначительная амплитуда колебаний вектора   в других направлениях, называется частично поляризованным. В плоско поляризованном свете плоскость, в которой колеблется вектор  , называется плоскостью поляризации.

Поляризованный луч Поляризованный луч света - луч, у которого колебания происходят в одной плоскости. Для получения поляризованного луча света, естественный свет пропускают через призму Николя.

Виды поляризации В частности, различают линейную, круговую и эллиптическую поляризации в зависимости от формы кривой, которую описывает конец вектора амплитуды.

Плоскость поляризации Плоскость поляризации — плоскость, проходящая через направление распространения линейно поляризованного оптического излучения и направление его электрического вектора.

Поляризация света в быту (поляризационные очки)

Оптическое вращение

Поляриметрия В основе лежит линейная поляризация. Подлинность определяют по определению показателя удельного оптического вращения. Энантиомеры, которые вращают плоскость поляризации вправо называют правовращающими и обозначают знаком «+»; Влево – называют левовращающими и обозначают знаком «-».

Определение оптического вращения

Применение поляриметрического метода Поляриметрические методы анализа широко распространены, особенно для контроля производственных процессов в фармацевтической промышленности. (Для установления подлинности фарм. субстанции и ее энантиомерной чистоты) Однако наиболее широко применяются для контроля качества сахаров (количественное определение глюкозы, сахара (сахрометрия))

Поляриметрическое определение сахаров Глюкозы; Сахарозы.

Спектрополяриметрические методы Дисперсия оптического вращения (ДОВ/ORD); Круговой дихроизм (КД/CD); ДИСПЕРСИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВРАЩЕНИЯ (вращательная дисперсия) - зависимость угла поворота плоскости поляризации света в веществе от частоты (длины волны). Все вещества, вращающие плоскость поляризации, обладают ДОВ; она связана с круговым дихроизмом - различным поглощением света, поляризованного по кругу вправо и влево. 

Круговой дихроизм

Круговой дихроизм (КД спектр витамина B12) CD=КД = ΔΑ(λ)=Α(λ)LPCL-Α(λ)RPCL=AL-AR

Применение На современном этапе чаще применяется метод кругового дихроизма. В фармацевтическом анализе; Для контроля измерения структуры биологических молекул (белков).