Polarimetrie
Die Polarimetrie untersucht die Polarisation von Transversalwellen, meist von Lichtwellen. Die Polarimetrie ist eine Methode zur Bestimmung der optischen Aktivität von Stoffen oder Lösungen. Gemessen wird die Drehung der Polarisationsebene linear polarisierten Lichtes beim Durchgang durch diese Substanzen mit Hilfe eines Polarimeters. Anwendung findet das Verfahren unter anderem in der Pharmazie zur Identifizierung und Reinheitsbestimmung von chiralen Substanzen und in der Zuckerindustrie zur Konzentrationsbestimmung von Zuckerlösungen.[1]
Verfahren
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Ein Polarimeter bestimmt den Drehwinkel von homogenen Körpern, beispielsweise von Zuckerlösungen (Saccharimeter). Die Polarimetrie ist eine Methodik zur Quantifizierung der optischen Aktivität von Stoffen oder Lösungen, die die Schwingungsebene linear polarisierten Lichtes zu drehen vermögen. Es wird die Drehung der Polarisationsebene linear polarisierten Lichtes beim Durchgang durch diese Substanzen oder Lösungen gemessen. Als charakteristische Messgröße für das Drehvermögen einer Probe dient die spezifische Drehung, die den Drehwinkel bei 10 cm Schichttiefe einer flüssigen Substanz oder einer Lösung, berechnet auf eine Konzentration von 1 g·1 ml−1, angibt.[2] Die spezifische Drehung hängt außer von der Chiralität des Moleküls auch von folgenden Größen ab:
- Wellenlänge des polarisierten Lichtes
- Art und Reinheit des ggf. benutzten Lösungsmittels
- Konzentration der Lösung
- Messtemperatur (in °C).
Zusätzlich wird die Genauigkeit der Messung von folgenden Komponenten beeinflusst:
- Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Polarimeters
- die Probenvorbereitung (Lösungsmittel, Temperatur, Homogenisierung)
- Reinheit der Probe
- Stabilität der Probe
- gleichbleibende Messbedingungen[3]
Bei der Angabe der spezifischen Drehung α, also des Drehwertes, müssen neben dem Vorzeichen („+“ oder „–“) stets die Messbedingungen angegeben werden, nur dann ist die Messgröße klar definiert.
Anwendungen
BearbeitenPolarimetrie findet Anwendung in der Forschung, Industrie und der Qualitätssicherung und wird in der Chemie, Pharmazie, Lebensmittelindustrie, Biologie und Biochemie, Umweltwissenschaften sowie industriellen Prozesskontrollen eingesetzt.[3]
Pharmazie und Chemie
BearbeitenDie spezifische Drehung wird in der Pharmazie und Chemie oft zur Identifizierung und Reinheitskontrolle von chiralen Stoffen benutzt. Besondere Bedeutung besitzt die Angabe der spezifischen Drehung für Naturstoffe, wie beispielsweise Aminosäuren, Terpene und Zucker, da die Mehrzahl dieser Stoffe optisch aktiv ist. Für chirale Arzneistoffe sind in den Arzneibüchern Toleranzen für die spezifische Drehung und die Messbedingungen (u. a. Wellenlänge und Messtemperatur) angegeben. Beispiel für eine solche Toleranzforderung an den Arzneistoff Penicillamin aus dem Europäischen Arzneibuch:[4] „Die spezifische Drehung muss zwischen – 61,0 und – 65,0° liegen, berechnet auf die getrocknete Substanz.“
Teilweise wird die Polarimetrie in der Pharmazie auch zur Bestimmung der Haltbarkeit von chiralen Arzneistoffen eingesetzt.[4]
Zuckerindustrie
BearbeitenIn der Zuckerindustrie wird die Polarimetrie häufig zur Konzentrationsbestimmung[5] von wässrigen Zuckerlösungen benutzt, teilweise erfolgt die Messung kontinuierlich mit einem Durchflusspolarimeter. Das Polarimeter wird in der Zuckerindustrie bisweilen auch Saccharimeter genannt.
Bildgebende Verfahren sind beispielsweise das Polariskop oder das Polarisationsmikroskop (siehe Foto), die auch Anwendungen finden in der Spannungsoptik.
Literatur
Bearbeiten- K. Zander, E. Tegeler, W. J. Plieth und W. Seiler: Polarimetrie. In: Friedrich Kohlrausch (Hrsg.): Praktische Physik. 24. Auflage. Band 1, 1996, S. 330–350 (ptb.de [PDF]).
- Lexikon der Chemie: Polarimetrie
- Lexikon der Biologie Polarimetrie
Weblinks
Bearbeiten- Lexikon der Chemie: chiroptische Methoden
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Erklärung des Begriffs "Polarimetrie" In: Analytic News
- ↑ Herbert Feltkamp, Peter Fuchs, Heinz Sucker (Herausgeber): Pharmazeutische Qualitätskontrolle, Georg Thieme Verlag, 1983, S. 249–251, ISBN 3-13-611501-5.
- ↑ a b Was ist Polarimetrie? Technische Information von Schmidt+Hänsch abgerufen am 22. Juni 2024
- ↑ a b Europäisches Arzneibuch, 3. Ausgabe, 1997, Amtliche deutsche Ausgabe, Deutscher Apotheker Verlag Stuttgart, S. 1450–1452, ISBN 3-7692-2186-9.
- ↑ Organikum, Wiley-VCH Verlag GmbH, 23. Auflage, 2009, S. 82–83, ISBN 978-3-527-32292-3.