Использование поляриметрии для определения концентрации оптически активных веществ (стр. 2 из 2)

Рис. 7.4. (а) - оптическая схема поляриметра СМ-3а:

1 – корпус; 2 – кюветное отделение; 3 – крышка кюветного отделения; 4 – окуляр; 5 – вращающаяся рукоятка анализатора; 6 – линзы отсчетного устройства; 7 – шкалы отсчетного устройства; схема нониуса (б): 8 – лимб; 9 – шкала нониуса

Две шкалы отсчетного устройства используются для облегчения измерений растворов лево - и правовращающих веществ. Для правовращающих веществ (веществ с положительным удельным вращением [α0]D) используется левая шкала, при этом углы вращения составляют 0-35°. Для левовращающих веществ (веществ с отрицательным удельным вращением [α0]D) также используется левая шкала, при этом углы вращения составляют 360-325° - величина угла вращения равна отсчету по левой шкале минус 360°. В отсчетном устройстве используется нониус.
Нониус - это устройство, состоящее из двух расположенных рядом шкал и служащее для повышения точности отсчета. На рис. 7.4 показана схема отсчета по правой шкале - для левой отсчет производится аналогично. Первой шкалой является круговой лимб (8) (на рисунке показана его часть), второй шкалой -шкала нониуса (9).
Отсчет показания анализатора производится следующим образом. Сначала находят число минимального количества градусов (с точностью до 0,5°), на которое указывает нуль нониуса - на рис. 7.4 это 2,5°. Затем к этому значению прибавляют десятые и сотые доли градуса, соответствующие тому штриху нониуса, который точнее всего совпадает с каким-либо штрихом лимба (вся шкала нониуса составляет 0,50°). Например, на рис. 46 таким делением на шкале нониуса является 20, т.е. 0,20°. Таким образом, на рисунке положение анализатора характеризуется углом φ = 2,5° + 0,20°.

Порядок работы на приборе
1. Включите поляриметр в сеть. Выключателем «сеть», рас-положенным на задней стенке прибора, включите прибор. Через 5 мин. прибор готов к работе.
2. Вращением втулки на окуляре (4) установите окуляр так, чтобы видеть резкое изображение линии раздела правой и левой части поля сравнения.
3. Вращением рукоятки (5) добейтесь одинаковой яркости обоих полей зрения при наименьшей их освещенности.
4. Запишите соответствующий отсчет вращения φ0 без образца в таблицу. Поверните немного анализатор и повторите измерения по п.3. Всего проделайте три измерения: φ01, φ02, φ03 и найдите среднее значение угла вращения без образца φ0 ср.
5. Откройте крышку (3) кюветного отделения (2) и поместите в него кювету с раствором фруктозы.
6. Проделайте действия по п. 2-4 и по результатам трех измерений угла вращения φ1, φ2, φ3 найдите среднее значение этой величины φср, а также угол вращения плоскости поляризации раствором глюкозы α = φср - φ0. Данные занесите в таблицу.

Вещество	Начальная установка угла φ0, град	Угол вращения с образцом f, град	Угол вращения плоскости поляризации ex, град	Концентрация с, г/100 мл р-ра
Сахароза	φср	φср
Глюкоза	φ0 ср	φср

Вещество Начальная установка угла φ0, град Угол вращения с образцом f, град Угол вращения плоскости поляризации ex, град Концентрация с, г/100 мл р-ра
Сахароза φср φср
Глюкоза φ0 ср φср

Задание 2. Определение концентрации оптически активных веществ в растворе.
1. По описанной выше методике измерьте углы вращения плоскости поляризации для глюкозы и сахарозы и занесите их в таблицу.
2. Зная удельные вращения вещества, определите концентрации исследованных растворов глюкозы и сахарозы.
3. Рассчитайте относительную погрешность измерения концентрации

,
где ΔC, Δα, ΔL = 0,01 дм - абсолютные ошибки измерений кон-центрации с, угла вращения плоскости поляризации и длины кюветы соответственно. Абсолютная погрешность для угла находится по формуле
, (7.4)
где tp,n - коэффициент Стьюдента. Для числа измерений каждой из величин n = 3 и доверительной вероятности р = 0,95 ве¬личина tp,n = 4,3.
Задание 3. Наблюдение конформационных переходов
α-спираль - статистический клубок.
Для определения конформационного состояния белка исполь-зуется величина удельного вращения на одной длине волны.
Нативная структура белка соответствует α-спирали. При температуре 35-40° С происходит разрыв внутримолекулярных водородных связей и α-спиральная конформация разру¬шается. Тогда макромолекулу можно представить как статистический клубок. В конформации клубка макромолекулы белков и полипептидов не обладают пространственно упорядо¬ченной вторичной структурой.
Способность вращать плоскость поляризации плоскополяризованного света свойственна асимметрическим молекулам; наиболее общий тип асимметрии - асимметрия, создаваемая атомами углерода с четырьмя различными заместителями. Спиральные формы создают дополнительную асимметрию молекул. Каждый тип пространственной упаковки молекул белков обладает определенной способностью вращать плоскость поляризации плоскополяризованного света. В связи с этим измерение вращательной способности стало широко распространенным методом, применяющимся для исследования конформации белков, а также других биополимеров.
Удельное оптическое вращение белков в видимой и УФ об¬ластях спектра при температуре перехода α-спираль-статистический клубок обычно уменьшается по абсолютной величине, оставаясь по знаку отрицательным.
В данной работе для наблюдения конформационных темпе-ратурных переходов желатина используется измерение удельного вращения желатина в растворе при длине волны 589 нм. Желатин обладает способностью к ренатурации, при снижении температуры ниже 30° С происходит частичное восстановление спиральной конформации молекул. Степень спирализации увеличивается с уменьшением температуры раствора до 8-10° С. При достижении 8° С желатин практически полностью восстанавливает α-спиральную конформацию.
Кювету с желатином, выдержанным в течение 2 ч при
+6-8° С, поместите в поляриметр. Запишите отсчет по основной школе и нониусу в таблицу:

Операция	Отсчет по основной шкале и нониусу
Начальная установка анализатора (без трубки с раствором)	1. 2. 3. Среднее =
Установка анализатора при помещении в поляриметр трубки с раствором желатина при температуре около 6° С	1. 1. 2. 2. 3. 3. Среднее = Среднее =
Установка анализатора при помещении в поляриметр трубки с раствором желатина при температуре около 6° С	1. 2. 3. Среднее =

Далее поместите кювету с исследуемым раствором в термостат с температурой +45° С. После 20 мин. нагревания кювету снова поместите в поляриметр и снимите отсчет по прибору. Результаты занесите в таблицу.
По полученным углам поворота рассчитайте удельное вращение раствора желатина при температурах около 6°С и
40° С, если C = 1 г/100 мл р-ра, L= 2 дм и сделайте вывод о наличии в интервале 6–45° С конформационного превращения желатина.
Снова поместите кювету с желатином в холодильник. Через 20 мин. определите значение φ3 ср, по которому рассчитайте угол вращения раствора желатина φ3, как указано выше. Сделайте вывод о процессе ренатурации, происходящем в растворе желатина.
Задание 4. Решите задачи.
Задача 1. Рассчитайте концентрацию глюкозы в растворе, если при длине кюветы 20 см угол вращения плоскости поляризации составляет 5,28 град (воспользуйтесь таблицей).
Задача 2. 100 мл раствора содержат 5 г глюкозы и 6 г сахарозы. Каков угол вращения плоскости поляризации в кювете длиной 10 см?
Задача 3. 200 мл раствора содержат 10 г глюкозы и 10 г фруктозы. Каков угол вращения плоскости поляризации в кювете длиной 20 см?

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое оптическая активность?
2. Объясните понятие поляриметрии.
3. Сформулируйте закон Малюса.
4. Какие существуют способы получения плоско-поляризованного света?
5. Как применяется поляриметрия в медицинских и био-физических исследованиях?

Обновлено 02.06.2010 09:11