Polarimetrie

Ein Polarimeter besteht aus einer monochromatischen Lichtquelle, in der Regel gelbes Licht der Wellenlänge 589 nm, einem Polarisationsfilter (Polarisator), einer Messzelle (Küvette) und einem zweiten Polarisationsfilter (Analysator).
Gemessen wird am Analysator der Drehwinkel, unter dem eine gelöste Substanz, die sich in der Küvette befindet, die Schwingungsebene des polarisierten Lichtes dreht.

Der Drehwinkel ist abhängig von der Temperatur, der Wellenlänge des Lichtes, der Konzentration der Lösung und der Schichtdicke der Lösung (Länge der Messzelle).
Temperatur und Wellenlänge werden konstant gehalten. Dann gilt folgende Beziehung:

Drehwinkel = spezifische Drehung * Konzentration * Schichtdicke

Die Konzentration wird als Massenkonzentration in der Einheit g/mL und die Schichtdicke in dm angegeben. Die spezifische Drehung ist abhängig von der Substanz, der Temperatur, der Wellenlänge und dem Lösungsmittel (in der Regel Wasser).

Beispiele für die spezifische Drehung (589 nm, 20 oC, Wasser):

D-(-)-Milchsäure	- 4	
D-(-)-Weinsäure	- 12	
L-(+)-Weinsäure	+ 12	
D-(-)-Fructose	- 92	
D-(+)-Glucose	+ 52	
Saccharose	+ 66	

Aufgaben:

1.	Wie lautet die Einheit für die spezifische Drehung?
2.	Eine Zuckerlösung (Saccharoselösung) wurde polarimetrisch untersucht. Bei einer Länge der Küvette von 20 cm erhielt man einen Drehwinkel von 2,1 Grad. Wie groß ist die Massenkonzentration der Zuckerlösung?
3.	Zeichnen Sie die Fischer-Projektion der Zitronensäure (2-Hydroxy-1,2,3-Propantricarbonsäure) und der meso-Weinsäure. Überlegen Sie, ob diese Verbindungen optisch aktiv sind.
4.	Erklären Sie die Begriffe Stereoisomerie, Chiralität, Racemat, Enantiomer, Anomere.

Hinweise für den Lehrer:

Sollte in der Schule kein Polarimeter zur Verfügung stehen, lässt sich dieses in der Regel aus entsprechenden Teilen aus der Physiksammlung auf einer optischen Bank zusammenbauen.

zu Aufgabe 2:
Massenkonzentration = Drehwinkel / (spez. Drehung* Länge) 
Massenkonzentration = 2,1 / (66 * 2) g / mL = 0,159 g / mL = 159 g / L