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.
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
|
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.