DENEY : 4 POLARİMETRİ

1.AMAÇ

Polarimetri Yöntemi ile derişimi bilinmeyen Laktoz çözeltisinin  derişiminin tayin edilmesi (polarimetre cihazı)

2.KURAMSAL BİLGİ

POLARİMETRİ

Asimetrik karbon atomunda, karbona bağlı grupların hepsi birbirinden farklıdır.

   H – C = O

OH – C – H

          CH₂OH

Asimetrik karbon atomuna bağlı bileşik aynı zamanda optikçe aktiftir. Optikçe aktiflik, bir cismin polarize ışığı kendi düzleminden saptırma kabiliyetidir. Eğer bir karbonhidratta asimetrik karbon atomu varsa, polarize ışık düzlemini sağa ya da sola çevirir. Saat yönünde çevirirse (+), tersine çevirirse (-) şeklinde gösterilir.

Gıda sanayinde optikçe aktiflik şekerlerin tanımlanmasında ve tayininde kullanılır. D-Glukoz polarize ışığı sola çevirirse D- (-)-Glukoz şeklinde, sağa çevirirse D-(+)-Glukoz şeklinde gösterilir. Bir şekerin (+) ve (-) formundan eşit oranda alıp karıştırırsak, ışık ne sağa ne de sola çevrilir. Böyle karışımlara rasemik karışım denir.

Spesifik (Özgül) Çevirme: mililitresinde 1 g aktif madde bulunan çözeltinin, 1 dm uzunluğundaki tüpte ölçülen çevirme açısı olarak tanımlanır. Her aktif maddenin kendine has çevirme derecesi vardır. Polarize ışığı çevirme gücü, çözeltinin konsantrasyonuyla ilgilidir.

[α]_D²⁰ = a x 100 / L x C

α :  spesifik çevirme derecesi

a : okunan çevirme açısı

L : tüp uzunluğu (dm)

C : konsantrasyon (g/100 ml)

20: çözelti sıcaklığı

D : ışık kaynağının sodyum olduğunu (sodyum lambası) gösterir

Bazı şekerlerin özgül çevirme dereceleri:

D-Glukoz: +52,5 

Sakkaroz: +63,3

Laktoz: +512,5

Maltoz: +136,8   

D-Fruktoz: -92,3

Işık, elektrik alan ve manyetik alan bileşenlerini içeren elektromanyetik dalgalardan oluşur. Elektromanyetik dalgaların bu iki bileşeni, birbirlerine ve dalganın hareket yönüne dik olan iki düzlem üzerinde titreşirler.

Bu dalgalar topluluğundan elektrik alan vektöründen sadece belli bir düzlem üzerinde olanlar ayrılırsa, “düzlem polarize ışık”ı elde etmiş oluruz.

Dairesel polarize ışık, elektrik alan vektörü dalganın hareket yönü etrafında saat yönünün tersine ya da saat yönünde dönen bir dalgadır. Düzlem polarize ışının zıt yönlerde dönen ve birbiriyle aynı fazda olan iki dairesel polarize ışından meydana geldiği kabul edilir.

Polarize ışık düzlemini çeviren maddelere optikçe aktif maddeler denir. Simetri düzlemi olmayan ya da simetri merkezi olmayan maddeler optikçe aktif olabilir. Buna örnek olarak asimetrik karbon atomu içeren molekülleri gösterebiliriz. Aynı tipte iki simetrik karbon atomu içeren moleküller ise optikçe aktif değildir. Optikçe aktif maddelerin polarize ışığı sağa çeviren izomerine dekstro, sola çeviren izomerine de levo denir.

Optik çevirmenin büyüklüğüne etki eden faktörleri şöyle sıralayabiliriz:

1. Çözelti konsantrasyonu

2. Işığın dalgaboyu

3. Işığın çözelti içinde aldığı yolun uzunluğu

4. Sıcaklık

5. Çözücünün cinsi

Deneyde kullanacağımız alet, üçlü-gölge tipi Dairesel Polarimetredir. Polarimetre, monokromatik ışık ve aralarına optikçe aktif maddenin yerleştirildiği iki Nicol prizmasından oluşur. Nicol prizması, bir CaCO₃ kristalinin bir köşegeni boyunca ikiye ayrılmasından ve ayrılan 2 parçanın Canada balsamı ile yapıştırılmasından meydana gelmiştir. Polarize olmayan ışık prizmaya geldiğinde, iki polarize ışığa ayrılır. Bunlardan biri Canada balsamı- CaCO₃ üzerinden yansır ve prizmanın üstündeki siyah kaplama tarafından absorbe edilir. Diğer ışık ise prizmadan geçer. Polarimetredeki Nicol prizmaları birbirine dik olarak yerleştirildiğinde polarimetre tüpüne koyulan madde optikçe aktif değilse, 2. prizmadan ışık çıkmaz. Eğer maddemiz optikçe aktif ise 2. nicol prizmasından (analizörden) ışık çıkar.

Deneyimizde gerçekleşen reaksiyon, aşağıda görüldüğü gibi, sakkarozun glikoz ve fruktoza dönüşmesidir. Reaksiyonun hızı, girenlerin konsantrasyonuna bağlıdır. Sakkaroz ve glikoz polarize ışık düzlemini sağa; fruktoz ise sola çevirir. Fruktozun molar çevirme açısı glikozun molar çevirme açısından daha büyüktür. Reaksiyon sonucunda oluşan ürünlerin mol sayıları da birbirine eşittir. Bundan dolayı reaksiyon sonucunda toplam olarak polarize ışık düzlemini sola çevirir.

 C₆H₁₂O₆ (glikoz) + C₆H₁₂O₆ (fruktoz)    

     C₁₂H₂₂O₁₁ (sakkaroz) + H₂O

3.KULLANILAN MALZEMELER

• Polarimetre
• Balon joje
• Piset
• %1, %2, %3, %4, %5 lik Laktoz çözeltisi

4.DENEYİN YAPILIŞI

Deneye başlamadan önce cihaz saf su ile kalibre edildi yani sıfırlandı bunun nedeni kullanmış olduğumuz çözeltide çözücümüzün saf su olmasıdır. Cihazda saf su ile ölçülen değer bizim sıfır değerimizdir. Daha sonra çeşitli konsantrasyonlarda (%1, %2, %3, %4, %5 lik) laktoz çözeltilerinden polarimetreye sırayla %1 lik laktoz çözeltisinden cihazın cam haznesi içinde boşluk kalmayacak şekilde çzöelti dolduruldu ve cihaz kapatıldı. Mercekten bakıldı aydınlık bölgeler ayarlanan (su) çözelti baz alınarak görüntü görüldü. .Görülen değer için baz alınan değerden çıkarılarak çevirme açısı kaydedildi. Daha sonra %2lik çözelti hazneye alındı ölçüm yapıldı. Bu işlem diğer derişimlerdeki çözeltiler içinde tekrarlanarak çevirme açıları kaydedildi. Aynı işlem derişimi bilinmeyen laktoz çözeltisi içinde yapıldı.

5.VERİLER-HESAPLAMALAR

Tablo5.1: Laktoz çözeltisi elde edilen veriler

Laktoz Çözeltisi
% derişim	Çevirme açısı
1	13,5
2	18
3	32
4	35,5
5	37
bilinmeyen	15

Şekil 5.1: Laktoz çözeltisi derişimi – Çevirme açısı

Grafikten çıkan denklemden yararlanılarak bilinmeyen laktoz çözeltinin derişimi bulunabilir;

Derişimi bilinmeyen çözelti çevirme açısı= 15

y = 645x + 7,85

15 = 645X +7,85

buradan X = 0,01108 çıkar buda demektir ki yüzde derişimimiz % 1,108 dır.