Файл: Краббе П. Применение хироптических методов в химии.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 13.07.2024

Просмотров: 111

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

142

 

Приложение

 

 

Из

уравнений (9), ( И )

и (12) можно получить

урав­

нение,

связывающее молекулярную эллиптичность [8] и

молекулярный

круговой дихроизм As:

 

 

 

 

[9] <* 3300 Де.

 

(13)

Необходимо

учитывать

различие единиц, в которых

в ы р а ж а ю т с я концентрация

и длина кюветы

в уравнениях

(9), ( И ) и (12).

 

 

 

 

 

2. ВВЕДЕНИЕ

 

 

Д л я

получения надежных и воспроизводимых

кривых

Д О В и К Д необходимо уметь правильно

пользоваться

прибором. В настоящее время назрела настоятельная не­ обходимость в создании общих инструкций по эксплуа­ тации спектрополяриметров и дихрографов. Поскольку описать все существующие в настоящее время приборы практически невозможно, мы рассмотрим работу на авто­ матическом регистрирующем спектрополяриметре « Д ж а с -

ко» (JASCO, Model

ORD/UV-5, Japan Spectroscopic Со) .

2.1. Параметры,

влияющие на точность

измерений

Д л я получения хорошо воспроизводимых спектров не­ обходимо учитывать все воздействия, которые могут по­ влиять на точность измерений, и стараться в к а ж д о м измерении сохранять все условия по возможности неиз­ менными. Главными факторами, определяющими точ­ ность измерения, являются следующие:

1. Характеристики прибора: точность установки дли­ ны волны, монохроматичность волны света, характери­ стика рассеянного света, воспроизводимость, стабиль­ ность, точность измерения вращения по всей шкале, максимальная чувствительность, отношение сигнал/шум

ит. д.

2.Приготовление образца: чистота образца, измене­ ние природы образца, ошибки взвешивания, точность из­ мерительных колб и пипеток, чистота растворителя, при­ сутствие неудаленного растворителя, мутность раствора образца и т , д.


Измерение ДОВ и КД

143

3.Техника измерений: концентрация образца и длина оптического пути кюветы, загрязнение окошек кюветы, положение кюветы, условия измерения и т. д.

4.Другие параметры: температура окружающей сре­ ды, влажность окружающей среды, постоянство напря­ жения в сети, влияние близлежащих приборов, потреб­ ляющих большую энергию, посторонние вибрации и пары

органических растворителей, содержащиеся

в комнате,

и т. д.

 

Так как факторы, влияющие на точность

измерения,

как показано выше, довольно многочисленны, то необ­ ходимо оценить их с точки зрения ошибок, которые они могут внести. Например, уровень шума может быть слишком высоким по различным причинам, таким, как: а) нестабильность напряжения сети (вызывающая коле­

бание высокого

н а п р я ж е н и я ) , б) помехи, образующиеся

в электрических

системах прибора, в) мутность раствора

образца, г) слишком высокая оптическая плотность об­ разца (что заставляет повышать высокое напряжение на фотоумножителе), д) частичное перекрывание светового луча держателем кюветы (вызывающее подъем' напря­ жения на фотоумножителе в той области спектра, где образец не поглощает свет). Параметры, снижающие аналитическую точность, необходимо оценить после тща^ тельно разработанного контроля помех в каждом случае.

Особенно это

относится

к параметрам, отмеченным

в п. 4, которые

будут,

конечно, увеличивать уровень

шума на полученных кривых. Каждый химик должен, следовательно, проводить измерения с желательной сте­ пенью точности, так чтобы он мог стандартизировать свои собственные измерения и выполнять их в одинако­ вых условиях.

2.2. Два типа экспериментальных

ошибок

Экспериментальные ошибки

грубо

можно

разделить

на: а) абсолютные ошибки и б)

относительные

ошибки.

К факторам, влияющим на абсолютные ошибки, отно­ сятся дрейф и нестабильность нулевой линии, уровень шума, мутность раствора (особенно при измерениях


144

 

Приложение

Д О В ) ,

загрязненность

окошек кюветы, положение кю­

веты

и т. д. Особенно

тщательно требуется подбирать

условия при измерении слабых эффектов Коттона. Фак­ торами, определяющими относительные ошибки, являют­ ся точность делений ш к а л ы (шкала чувствительности), чистота образца, концентрация образца, длина оптиче­

ского

пути

кюветы и т. д. Однако

ошибки такого рода

могут

быть

исключены, если предварительно стандарти­

зировать факторы, упомянутые в п. 2.

 

3. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ПРИБОРАХ

 

 

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОВ И КД

 

 

3.1. Принципы

работы

прибора

1.

Прибор

для измерения

ДОВ.

Принципего работы

основан на измерении угла вращения плоскости поляри­ зации света, проходящего через слой исследуемого веще­ ства. Прибор сконструирован на основе метода оптиче­ ского нуля. Точность измеряемых величин почти полно­ стью зависит от точности оптической и механической систем (включая вспомогательную систему) и не зависит от линейности выходных сигналов на усилителе, что об­

легчает определение абсолютной

величины

Д О В .

2. Прибор

для

измерения

КД.

Принцип

действия при­

бора основан

на

превращении линейно поляризованного

монохроматического света

в попеременно

чередующийся

поляризованный по кругу вправо и влево свет с помощью переменного электрического поля в ячейке Покельса (четвертьволновая пластинка) . Точность измерения К Д непосредственно зависит от линейности и степени усиле­ ния сигналов на выходе усилителя, а т а к ж е от точности изготовления ячейки Покельса и другой оптики. Таким образом, очень трудно определить абсолютную величину К Д , поэтому более целесообразно относить наблюдаемые величины к известным стандартам .

3.2. ДОВ и КД

Н а рис.

2 показано

соотношение Д О В - , К Д - и УФ-

спектров. Амплитуда

Д О В пропорциональна величине

К Д в точке

максимума,

а знак пика Д О В в длинноволно-


 

 

Измерение

ДОВ и

КД

145

вой

области

спектра

соответствует

знаку К Д . Это

озна­

чает,

что из

кривых

Д О В

и К Д

получают одинаковую

информацию. Однако это совершенно разные явления, поэтому между способами измерения и анализом полу­

ченных

данных

в

 

случае

Д О В

и К Д

имеются

различия .

Поскольку

на

 

кривой К Д

легко

выделить

сложные

эффекты

Коттона,

то с помощью этого метода

можно

определить

количество

 

 

 

 

 

к а ж д о г о

 

компонента,

 

 

 

 

 

если

 

анализируется

 

 

 

 

 

смесь

двух

оптически

 

 

 

 

 

активных

 

соединений,

 

 

 

 

 

а т а к ж е

вычислить

 

 

 

 

 

вращательную

 

 

силу.

 

 

 

 

 

Кривая

Д О В ,

с

другой

 

 

 

 

 

стороны,

более

э ф ф е к :

 

 

 

 

 

тивна

при

определении

 

 

 

 

 

оптически

 

 

активных

 

 

 

 

 

примесей

 

в

процессе

 

 

 

 

 

очистки

белков

 

или

 

 

 

 

 

Рис. 2.

Взаимосвязь

ДОВ-

 

 

 

 

 

КД- и УФ-спектров погло­

 

 

 

 

 

 

щения.

 

 

 

 

 

 

 

 

/ — Д О В ;

2 — К Д ;

3—УФ-спектр.

 

 

 

 

 

спиральных

полимеров.

Кроме

того,

метод Д О В

более

применим при изучении углеводородов, не. содержащих

хромофора, а

т а к ж е

эфиров, спиртов

или Сахаров.

 

Измерение

Д О В

требует большего

внимания,

чем

из­

мерение К Д ,

вследствие большей

чувствительности

к:

1) загрязнению окошек кюветы; 2)

положению

кюветы;

3) оптическому вращению пустой кюветы в результате напряжения стекол окошек кюветы; 4) уменьшению от­ ношения сигнал/шум, вызванному мутностью раствора образца; 5) конвекционным токам в смеси растворителя; 6) влиянию в р а щ е н и я кюветы и растворителя, обуслов­ ленному эффектом Ф а р а д е я ; 7) преломлению и диспер­

сии,

обусловленным гелеобразным раствором образца

при

низкотемпературных измерениях.


Н6

 

 

 

 

П рилоокение

 

 

 

 

 

 

3.3.

Проверка

прибора

 

 

 

П о д р о б н ая методика проверки прибора будет изло­

жена

в п. 4. Здесь

ж е

рассмотрим

основные

узлы

при­

бора.

 

 

 

лента.

 

 

 

 

 

 

/. Диаграммная

 

На диаграммной

ленте

спект-

рополяриметра

«Джаско»

записываются

кривые Д О В - ,

К Д -

и УФ-спектров

поглощения,

а т а к ж е ширина

щели

и напряжение

на

 

фотоумножителе

(рис. 3). Ширина

щелн

автоматически

изменяется

так, чтобы

поддержи­

вать

напряжение

на

фотоумножителе

приблизительно

на постоянном уровне в области длин волн 185—700 нм. Это необходимо потому, что интенсивность излучения ксеноновой лампы и чувствительность детектора изме­ няются с длиной волны. Кроме того, напряжение на фотоумножителе автоматически повышается, чтобы под­ держивать выходной сигнал детектора на постоянном уровне, так как интенсивность света снижается из-за по­ глощения света образцом Если образец обладает слиш­ ком большим поглощением, напряжение увеличивается до предела и возрастает шум, приводящий к уменьше­

нию отношения

сигнал/шум на кривых Д О В и К Д . Д л я

проверки достоверности

результатов

измерения Д О В и

К Д необходима

запись

напряжения

на фотоумножителе.

2. Проверка

точности

установки

длины волны. Хотя

показатель преломления призмы, изготовленной из плав­ леного кварца и используемой в монохроматоре спектрополяриметра модели ORD/UV-5, изменяется с темпе­

ратурой, длина

волны в основном остается постоянной

в температурном

интервале от 10 до 30 °С и в области

длин воли короче 400 нм. Однако в более длинноволно­ вой области вблизи 600 нм имеется дрейф длин волн, до­ стигающий 2—4 нм, что объясняется зависимостью коэф­ фициента преломления от температуры. Если прибор находится в комнате без кондиционирования воздуха, то, особенно в холодный сезон, необходимо перед измере­ ниями прогреть прибор. Проверка точности установки длины волны прибора в коротковолновой области осу­

ществляется

по линии

ртути

(253,7 нм) (длина кюветы

от 1 до 5 см)

и в длинноволновой области по полосе по­

глощения неодимового

стекла

(586 нм) .