химический каталог




Органическая химия

Автор Р.Моррисон, Р.Бойд

распространения света

(линии между глазом наблюдателя и бумагой). Плоскополяризованный свет —•

это сшт, колебания которого совершаются только в одной из возможных плоскостей. Обычный свет превращают в плоскополяризованный, пропуская em через пластинки, сделанные из материала, называемого поляроидом, или через кристаллы кальцита (особая кристаллическая форма. СаСОя), расположенные таким образом, что они образуют так называемую призму Николя.

Оптически активным веществом является вещество, которое вращает плоскость поляризованного света. Когда луч такого света, колебания которого

происходили в определенной плоскости, выходит из оптически активного вещества, то его колебания уже совершаются в другой плоскости.

3.4. Поляриметр

f б

Как же можно обнаружить вращение плоскости поляризации света, т. е. проявление оптической активности? Обнаружить и измерить-оптическую активность можно с помощью прибора, называемого поляриметром. Схема этого прибора представлена на рис. 3.2. Он состоит из источника света и двух поляроидов или призм Николя; между ними помещается трубка с исследуемым веществом. Призмы Николя

расположены таким образом, что свет проходит через одну из них (поляризатор), затем через трубку, затем через вторую призму {анализатор) и наконец попадает в глаз наблюдателя» Если, трубка пустая, то максимум света проходит через систему, когда две призмы расРис. 3.2. Схема поляриметр а.

1 — дадачянк света; 2 — поляризатор; 3 — грувкл с веществом; 4 — анализатор; 5 — глаз наблюди -тем. Сплошных" я пунктирными стрелками обозначено направление плоскости поляризации соотвег -«шеей» ЯР и после прохождения света через оптически активное вещаете, а—угол вращения.

положены таким образом, что они пропускают свет, колебания которого совершаются в одной и той же плоскости. Если поворачивать вторую призму, то интенсивность света уменьшается и достигает минимума, когда призма расположена перпендикулярно своему первоначальному положению.

Расположим призмы таким образом, чтобы их плоскости поляризации были ориентированы одинаково, т. е. чтобы проходило максимальное количество света. (На практике легче определить минимум, чем максимум; принцип остается тем же.) Поместим исследуемый образец в трубку. Если вещество не вращает плоскости поляризации» то сохраняется максимальное пропускание света; говорят, что 'вещество оптически неактивно. Если же вещество вращает плоскость поляризации, то плоскость поляризации света, выходящего из трубки, уже не будет совпадать с плоскостью поляризации второй призмы; т. е. чтобы получить максимум пропускания света, вторую призму необходимо повернуть для совмещения ее плоскости с этой новой плоскостью; в этом случае говорят, что вещество оптически активно. Если вращение плоскости поляризации и, следовательно, вращение второй призмы совершается вправо (по часовой стрелке), то вещество является правовращающим; если вращение происходит влево (против часовой стрелки), вещество является левовращаю-щим.

Можно определить не только сам факт вращения плоскости поляризации и его направление, но также и величину вращения. Величина вращения характеризуется числом градусов, на которые поворачивают анализатор для получения максимума прохождения света. Обозначения (+) и (—) используются для обозначения правого и левого вращения соответственно.

Молочная кислота (стр. 79), выделенная из работающей мышцы, вращает плоскость поляризации вправо и известна как пратвращающш молочная кислота, или (+)-молочная кислота. 2*Метнлвутанол-1, полученный из сивушного масла (побочного продукта ферментативного брожения крахмала), вращает плоскость поляризации влево и известен как левовращающий 2-ме-тилбутанол-1 или (—)-2-метилбутанол-1.

3.5. Удельное вращение

Оптическое вращение создается отдельными молекулами оптически: активного соединения, и величина вращения зависит от числа молекул, которые свет встречает при прохождении через трубку с веществом,

В трубке длиной 20 см свет встретит в 2 раза больше молекул, чем в трубке длиной 10 см, и вращение будет вдвое больше. Если активное соединение находится в растворе, то число молекул, взаимодействующих со светом, будет зависеть от концентр алии. При заданной длине трубки свет будет взаимодействовать с в 2 раза большим числом молекул в растворе 2 г вещества в 100 мл растворителя, чем в растворе 1 г вещества в 100 мл растворителя, и вращение будет вдвое больше. При определенной длине трубки и концентрации величина вращения, так же как и направление, будут характерными для каждого индивидуального оптически активного соединения.

Удельное вращение — это величина вращения, наблюдаемая в трубке длиной 1 дм для раствора, содержащего 1 г исследуемого вещества в 1 мл. Его обычно рассчитывают из наблюдаемого вращения в трубке любой длины и при различных концентрациях по формуле

м-тг

Наблюдаемое вращение (в градусах) Пельше вращением Д«На трубки рЪ^Хг^^

где d — плотность чистой жидкости или концентрация раствора.

Удельное вращение представляет собой такое же свойство соединения, как температуры плавления и кипения, плотность или показатель преломления. Удельное вращение 2-мети лбутанол а-1, выделенного из сивушного маела tat? = —5,756° (0,100 рад), где 20 обозначает температуру, а D — длину волны света, при которой производится измерения ID-линия натрия, 5893 А (589,3 нм)].

Задача 3.8. Концентрация раствора холестерина в хлороформе равна 6,15 р в 100 мл раствора, а) При измерении вращения в трубке длиной 5 см получили вращение —1,2° (0,021 рад). Рассчитайте удельное вращение холестерина, б) Какое вращение будет наблюдаться для этого же раствора в трубке длиной 10 см? в) Какое вращение будет наблюдаться, если 10 мл этого раствора разбавить до объема 20 мл и измерения проводить в трубке 5 см?

Задача 3.4. Образец чистой жидкости в трубке длиной 10 см имеет вращение + 45* (0,785 рад). Как определить, что удельное вращение fa] действительно равно 4-4Б4 (0J85 рад), а не —315° (5.497 рад), -+-406° (7.067 рад) или +765* (13,349 рад)?

3.6. Открытие энантиомерии

Явление оптической активности было открыто в 1815 г. физиком Жаном Батистом Био в Коллеж де Франс.

В 1848 г. в Высшей школе (Ecole Nor male) в Париже химик Луи Пастер сделал ряд наблюдений, позднее приведших его к предположению, которое легло в основу стереохимии. Пастер, в те времена еще молодой человек, пришел в Высшую школу из Королевского колледжа в Безансоне (где он получил степень бакалавра с оценкой удовлетворительно по химии) и только что получил степень доктора наук. Он проводил опыты по кристаллографии и, повторяя более ранние работы по изучению солей винной кислоты, заметил то, чего никто ранее не замечал: оптически неактивный натрийаммонийтартрат существовал в виде двух типов кристаллов, которые были зеркальными изображениями друг друга. Используя увеличительное стекло и пинцет, он осторожно и. тщательно разделил смесь на две части — правоориентированные и левоориентированные кристаллы, так же как разделяют левые и правые перчатки, лежащие вместе в одной коробке. Исходная смесь была оптически неактивной, но водные растворы каждой группы кристаллов оказались оптически активными! Удельное вращение двух растворов было совершенно одинаковым по величине, но разным по знаку, т. е. один раствор вращал плоскость поляризованного света вправо, а другой раствор •— на такое же число градусов влево. Остальные свойства обоих веществ были совершенно идентичны.

Поскольку различное оптическое вращение наблюдалось для растворов, Пастер сделал вывод, что это характеризует молекулы, а не кристаллы. Он предположил, что молекулы, образующие две группы «зеркальных» кристаллов, являются зеркальными изображениями друг друга. Пастер предположил существование изомеров, строение которых отличается только тем, что они являются зеркальными изображениями друг друга, и свойства которых отличаются только направлением вращения плоскости поляризованного света.

Вант-Гоффу оставалось только указать на то, что тетр аэд р и чес к и й атом углерода объясняет как отсутствие изомеров для соединений формулы CH3Y и CHZXY, так и существование зеркальных изомеров (знантиомеров), аналогичных пастеровским винным кислотам.

3.7. Энантиомерия и тетраэдрический атом углерода

Теперь необходимо убедиться в том, что зеркальные изомеры действительно существуют. Исходя из реального тетраэдрического строения атома углерода, построим модель соединения CWXYZ, используя шарики различ

ного цвета для обозначения различных атомов или групп W, X, Y и Z. Представим, что модель находится перед зеркалом, и соберем' вторую модель, которая является зеркальным изображением первой. Таким образом, имеются две модели, которые выглядят примерно так:

зеркало

СУ-А-О

желтый

и обозначают

г \ ж

не совмещающей: изомера

Совместимы ли эти две модели? Нет. Мы можем их вращать и перемещать в пространстве (не допуская разрыва связей); при этом можно совместить только две группы, а две другие не совместятся. Модели не совмещаются и, следовательно, представляют собой два изомера, имеющих формулу CWXYZ.

Зеркальные изомеры существуют реально и, кроме винной кислоты, известны тысячи таких соединений. Здесь приведены две изомерные молочные кислоты и два 2-метилбутанола-1, две х л ор иод метане ул ьфок ис л оты и два втор-бутил хлор ид а.

жтршвёмшаисумщюжисломщг втор- бутилжлорид

Как видно из приведенных формул, структуры каждой пары являются зеркальными изображениями; при помощи моделей можно показать, что они несовместимы, и поэтому представляют изомеры. (На самом, деле это уже проверено, поскольку модели, сделанные для CWX YZ, могут обозначать любую из них.)

беспорядочной ориентации большого числа молекул, сходящих в состав даже минимального количества чистого соединения, для каждой молекулы, которую встречает луч, существует другая (идентичная) молекула, ориентированная как зеркальное изображение первой, которая компенсирует ее эффект. В результате пращения не наблюдается, т. е. вещество оптически неактивно. Таким образом, отсутствие оптической

страница 18
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136

Скачать книгу "Органическая химия" (15.87Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
какой срок годности у материалов для наружной рекламы
переборка или замена рулевой рейки
где купить сковородку фисслер
купить набор посуды из нержавеющей стали интернет магазин

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)