Polarimetrie
Polarimetrie je optická metoda analytické chemie, založená na měření optické otáčivosti – stočení roviny polarizovaného světla opticky aktivní látkou.
Opticky aktivní látky
Opticky aktivními látkami se nazývají látky, které nelze prostým otáčením ztotožnit s jejich zrcadlovým obrazem. Nejčastější příčinou nesouměrnosti molekuly je přítomnost asymetrického neboli chirálního uhlíku, což je uhlík nesoucí čtyři odlišné substituenty.
Pravo a levotočivé látky se označují jako enantiomery (antipody), smícháním těchto izomerů v poměru 1:1 vznikne opticky neaktivní racematická směs. I když se jedná o stejnou látku, mají oba antipody rozdílný index lomu.
Polarizace
Světelný paprsek lze popsat jako vlnu kmitající ve všech rovinách. Polarizováním ji lze změnit tak, aby kmitala pouze v jedné rovině. Zařízení, ve kterém dochází k polarizaci světla, se nazývá polarizátor.
Polarizace odrazem
Elektrická složka světla po odrazu kmitá kolmo na rovinu, v níž leží dopadající a odražený paprsek. Úplná polarizace nastane pouze při dosažení Brewsterova úhlu dopadu, závisejícího na indexu lomu.
Polarizace polaroidem
Polaroid je speciální filtr, který z paprsku světla propustí složku kmitající v pouze jedné rovině. Ostatní složky jsou polaroidem absorbovány.
Polarizace dvojlomem
Některé pevné látky (např. islandský vápenec) se z hlediska šíření světla chovají anizotropně a rychlost světla je v nich v různých směrech různá. Paprsek světla, který dopadne na krystal této látky, se rozdělí na dva lineárně polarizované paprsky, kmitající v rovinách na sebe kolmých. V praxi se tyto dva paprsky od sebe oddělí odrazem na řezu, dělícím polarizátor na dvě části. Řádný paprsek kmitá kolmo na rovinu a odráží se řezem polarizátoru mimo, zatímco mimořádný paprsek prostupuje polarizátorem dál. Na tomto principu je založen Nicolův hranol, nejpoužívanější polarizátor.
Polarimetr
Polarimetr je přístroj sloužící k měření optické otáčivosti.
Jako silný zdroj světla se používá například sodíková výbojka. Ze světla se poté filtrem vymezí pouze úzký interval vlnových délek. V polarizátoru se světlo přemění na lineárně polarizované. To je poté vedeno kyvetu se vzorkem opticky aktivní látky, kde dochází ke stočení jeho roviny. Úhel otočení se detekuje analyzátorem, podobným polarizátoru.
Polarimetr s automatickým analyzátorem jej natáčí o stejný úhel, o který vzorek v kyvetě stáčí světlo, čímž je dosaženo nulové intenzity světla dopadající na detektor (např. fotonásobič).
Jednodušší přístroje pracují jako polostínové. Do horní poloviny dráhy paprsku je umístěn Nikolův hranol, který je vůči polarizátoru natočený o stínový úhel. Zorné pole dalekohledu je tak rozděleno na horní a dolní polovinu, každou o jiné intenzitě. Ručním natáčením analyzátoru se dosáhne stejné intenzity v obou polovinách a může se odečíst úhel otočení.
Využití
Mezi úhlem otočení roviny a koncentraci opticky aktivní látky je přímá úměra. Vztah lze vyjádřit jako , kde α je úhel otočení, [α]Dt měrná otáčivost při teplotě t a vlnové délce dubletu D sodíkové výbojky (589,3 nm), l je tloušťka vrstvy opticky aktivní látky v decimetrech a c koncentrace látky v g/ml. Pro stanovení koncentrace lze tedy použít metodu kalibrační křivky.
Polarimetricky se například kontroluje čistota směsí chirálních látek, měří koncentrace sacharidů v cukrovarnictví a potravinářském průmyslu a ve farmacii a biochemii se touto metodou stanovují bílkoviny, steroidy, vitamíny či alkaloidy.
