Sostanze otticamente attive POLARIMETRIA

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1 Sostanze otticamente attive POLARIMETRIA

2 COMPOSTI OTTICAMENTE ATTIVI I composti vengono definiti otticamente attivi se sono in grado di fare ruotare il piano della luce polarizzata (stato gassoso, liquido, fuso o in soluzione). Questa proprietà è dovuta all assenza nella molecola di elementi di simmetria (centro, piano, ecc), per cui la molecola e la sua immagine speculare non sono sovrapponibili.

3 COMPOSTI OTTICAMENTE ATTIVI La presenza di centri di asimmetria non è una condizione indispensabile per il verificarsi dell attività ottica che è associata anche a sostanze che possono esistere in forme spaziali non sovrapponibili, comunque si ruotino i gruppi intorno ai legami.

4 INTERAZIONE LUCE POLARIZZATA/ MOLECOLA Considerando una singola molecola, quando la luce polarizzata la attraversa si ha interazione fra la luce e gli elettroni della molecola. L'interazione provoca una piccolissima rotazione del piano di polarizzazione a causa dell interazione tra i campi elettrici e magnetici generati dal moto degli elettroni della molecola e quelli della luce. Nel polarimetro noi non mettiamo la molecola singola, ma un numero enorme di molecole di una data sostanza.

5 COMPOSTI ACHIRALI Se la sostanza non è chirale, per ogni molecola che ruota il piano della luce polarizzata in una data direzione, esisterà sempre un'altra molecola, con orientazione speculare, che ruoterà il piano di un angolo uguale ma in senso opposto. Come conseguenza il raggio di luce passa attraverso il campione senza subire una variazione netta del piano di polarizzazione. Da ciò deriva che le molecole achirali sono otticamente inattive.

6 COMPOSTI CHIRALI Nel caso di molecole chirali (un solo enantiomero R) per ogni molecola in una data orientazione non esiste più l'orientazione speculare (perché l'immagine speculare è quella dell'enantiomero S). La rotazione della luce polarizzata, provocata dalla molecola, non è compensata da quella di un'altra molecola e la luce che attraversa il campione subisce una variazione del piano di polarizzazione. Le molecole chirali sono otticamente attive.

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8 GENERALITÀ SUL POTERE ROTATORIO. Quando un raggio di luce monocromatica passa attraverso un prisma di Nicol, la luce che emerge dal prisma vibra in un solo piano ed è detta polarizzata nel piano. Questa luce polarizzata è fatta passare attraverso un altro prisma di Nicol, orientato allo stesso modo. La luce uscente viene osservata da un punto lontano dalla sorgente luminosa, ma allineato con essa. Ruotando il secondo prisma, il campo visivo appare alternativamente chiaro e scuro (quando i due prismi sono tra di loro ad angolo retto).

9 GENERALITÀ SUL POTERE ROTATORIO. Si chiama polarizzatore il prisma nel quale la luce viene polarizzata ed analizzatore il secondo prisma, nel quale viene analizzata. Se quando il campo appare scuro si interpone tra i due prismi un tubo contenente una soluzione otticamente attiva, il campo si illumina. Per ripristinare il campo scuro occorre ruotare il prisma di un certo angolo α.

10 GENERALITÀ SUL POTERE ROTATORIO. Se per ripristinare il campo scuro si ruota l analizzatore in senso orario (verso destra) il composto otticamente attivo viene detto destrogiro (oppure +). Nel caso in cui l analizzatore sia fatto ruotare in senso contrario si dice levogiro (oppure -).

11 POLARIMETRIA La sua principale applicazione riguarda la determinazione del potere rotatorio e della concentrazione di sostanze (glucosio) in materie prime e prodotti alimentari, misurazione pratica e molto veloce.

12 POLARIMETRO Il campione viene inserito nel tubo polarimetrico, che consiste in un tubo di vetro che può essere termostatato, il cui riempimento va eseguito con cura, soprattutto per evitare che, una volta chiuso, contenga delle bolle d aria che intralcerebbero il campo visivo.

13 POLARIMETRO

14 natura della sostanza POTERE ROTATORIO ENTITÀ DELLA ROTAZIONE lunghezza della colonna di liquido attraversata dalla luce. lunghezza d onda della luce impiegata temperatura concentrazione della sostanza analizzata, se questa è in soluzione.

15 POTERE ROTATORIO ENTITÀ DELLA ROTAZIONE Normalmente la lunghezza d onda impiegata è quella della riga D del sodio (lampada ai vapori di sodio Å). La temperatura è 20 C oppure quella ambiente. La rotazione specifica per un liquido puro otticamente attivo, alla temperatura t e per la riga D del sodio è data da : [α] t D = α/ld Dove α è la rotazione angolare, l la lunghezza della colonna espressa in dm e d la densità del liquido alla temperatura t.

16 POTERE ROTATORIO ENTITÀ DELLA ROTAZIONE Per una sostanza in soluzione si avrà: [α] t D = 100 α/lc = 100 α/lpd Dove l è la lunghezza della colonna (dm), c è il numero di grammi della sostanza sciolti in 100 ml di soluzione, p il numero di grammi della sostanza sciolti in 100 g di soluzione e d la densità della soluzione alla temperatura t. Il solvente in cui si scioglie il campione per la misurazione può influenzare notevolmente il potere rotatorio di una sostanza (interazioni soluto/solvente). Per questo i valori di [α] sono dati insieme ai dettagli riguardanti la concentrazione della soluzione e il solvente utilizzato.

17 CARBOIDRATI Per i carboidrati esistono in taluni casi due modificazioni cristalline stabili, dotate di proprietà chimico fisiche diverse. Chimicamente queste due forme sono degli isomeri che si differenziano solo per la diversa configurazione del carbonio emiacetalico o emichetalico. Si distinguono con α e β.

18 POTERE ROTATORIO GLUCOSIO Ad es. Glucosio anidro: 10% H 2 O [α] = Glucosio monoidrato: 12% H 2 O [α] = Mutarorazione

19 POLARIMETRO (DISPLAY DIGITALE)

20 TESTI SUGGERITI Analisi Chimico Farmaceutica, F. Savelli, O.Bruno, Ed. Piccin. Analisi Organica Qualitativa, Esposito, Javarone, Trogolo, La Goliardica Ed. Identificazione Sistematica di Composti Organici, F. Chimenti, Editoriale Grasso. Guida pratica al riconoscimento delle sostanze iscritte nella V edizione della Farmacopea europea, O. Livi, A.Balsamo, Edizioni ETS. Analisi Farmaceutica Qualitativa, A. Carta, M.G. Mamolo, F. Novelli, S. Piras, EdiSES.