Polarimetrie
Chirale Substanzen können bei Durchleuchtung die Ebene von polarisiertem Licht drehen. Wie nutzt die Messtechnik diese Eigenschaft und welche physikalischen Grundlagen liegen hier zugrunde? Wie kann ein Polarimeter den Winkel dieser Drehung detektieren oder daraus die Konzentration oder Reinheit eines Stoffes bestimmen? Hier erfahren Sie mehr: Wie werden Polarimeter und ihre automatisierten Anwendungen für normengerechte Messverfahren eingesetzt? Wie funktioniert die Messung und welche Proben sind messbar? Welches Gerät passt zum gewünschten Anwendungsbereich?
INFOBOX POLARIMETRIE
Optische Aktivität / Chiralität / Enantiomere
Als optische Aktivität beschreibt man die Eigenschaft bestimmter Substanzen die Polarisationsrichtung des Lichtes zu drehen. Man unterscheidet zwischen rechtsdrehenden und linksdrehenden Substanzen.
Chiralität beruht auf der unterschiedlichen räumlichen Anordnung von Atomen und Atomgruppen um eines oder mehrere Stereozentren. Chirale Objekte besitzen kein Spiegel-Symmetriezentrum, dieses Kriterium gilt auch für chemische Verbindungen. Ein wenig vergleichbar in ihrer Abbildung in der rechten und linken Hand.
Enantiomere sind chirale Moleküle. Bei ihnen sind Bild und Spiegelbild nicht deckungsgleich. Die Enantiomere besitzen zueinander eine gespiegelte Molekülgruppe. Alle Verbindungen, die solch eine Struktur aufweisen, sind optisch aktiv.
Polarisation einer elektromagnetischen Welle
Polarisation einer elektromagnetischen Welle beschreibt die Richtung ihrer Schwingung. Ein Wellenpaket, bestehend aus vielen elektromagnetischen Wellen, ist im Normalfall unpolarisiert. Besitzen Wellen nur eine Schwingungsebene, nennt man sie polarisiert. Das menschliche Auge kann polarisiertes Licht von unpolarisiertem nicht unterscheiden.
Optischer Drehwert
Der Optische Drehwert ist ein Maß für die Veränderung der Polarisationsebene des linear polarisierten Lichtes nach der Wechselwirkung mit einer chiralen Substanz. Er kann experimentell mit einem Polarimeter bestimmt werden.
Spezifischer Drehwinkel
Bei der „spezifischen Drehung“ handelt es sich um eine stoffspezifische Eigenschaft. Sie ist bei gegebener Wellenlänge des Lichts λ und Temperatur t eine Konstante für jede optisch aktive Substanz. Bei bekannter Konzentration c und Länge der Probe l kann der sogenannte spezifische Drehwinkel einer Substanz bei der Wellenlänge des Lichts λ und der Temperatur t bestimmt werden.
Die spezifische Drehung resultiert, mathematisch sehr einfach, aus den Bezugsgrößen der optischen Drehung – also dem eigentlichen Messwert – der Röhrenlänge und der Konzentration der Probe.
Der spezifische Drehwinkel einer Probe darf daher nicht mit dem optischen Drehwinkel verwechselt oder gleichgesetzt werden. Angaben der spezifischen Drehung findet man in der Literatur für die bessere Vergleichbarkeit immer mit Bezug auf die Standardbedingungen für die Wellenlänge des Lichtes (λ = 589nm) und der Temperatur (t = 20,0 °C).
Quarz
Quarze gehören zu den sehr stabilen optisch aktiven Festsubstanzen. Anders als viele Flüssigkeiten und Mischungen verändern sich ihre Dreheigenschaften mit der Zeit kaum. Dies macht sie zu idealen Referenzmaterialien. So genannte Quarzkontrollplatten – also Röhren mit einer feinen Quarzscheibe im Inneren – haben sehr genau definierte Drehwinkel und sind daher unübertroffene Hilfsmittel zur Kalibrierung und Justierung von Polarimetern.
