Bestimmung des Drehwinkels optisch aktiver Substanzen

Anna Maria Biedermann, 17 Jahre, 12. JgStf. Gymn. (2001)

Die Idee

Aufbauend auf ihren Arbeiten der letzten beiden Jahre hat Anna ihre Apparatur zur Bestimmung des Drehwinkels optisch aktiver Substanzen weiter verbessert und durch eine Computerauswertung ergänzt.

Kurzfassung

Der französische Physiker Jean-Baptiste Biot (1774 - 1862) entdeckte 1815, dass viele natürlich vorkommende organische Verbindungen die Schwingungsebene von linear polarisiertem Licht um einen bestimmten Winkel drehen. Dieses Phänomen wurde optische Aktivität genannt und da es nicht nur in einem Aggregatzustand auftrat, schloss man daraus, dass es sich um eine Moleküleigenschaft handeln muss.
Jedes Molekül dreht die Schwingungsebene um einen winzigen Winkel
Es gibt auch einige Kristalle, wie beispielsweise Quarz, die ebenfalls die Ebene von polarisiertem Licht drehen, aber die Drehung hier ist eine Kristalleigenschaft, denn sie verschwindet beim Schmelzen oder beim Auflösen.
Erst 1874 erkannten der Niederländer J.H. van’t Hoff und der Franzosen J.A. LeBel unabhängig voneinander, dass die räumliche Anordnung der Atome in den Molekülen die Ursache für die optische Aktivität ist.
In den letzten zwei Jahren habe ich mich in verschiedener Weise mit optischer Aktivität beschäftigt. Auch in diesem Jahr bin ich von dem Thema nicht losgekommen. Ziel meiner Arbeit ist es, die Abhängigkeit des Drehwinkels von verschiedenen Parametern näher zu untersuchen. Für mein Experiment benötige ich grundsätzlich eine monochromatische (einfarbige) Lichtquelle, zwei Polarisationsfilter, von denen einer drehbar sein muss, sowie eine Messtechnik, mit der die Intensitätsveränderung des Lichts gemessen wird. Dazu habe ich eine entsprechende Messapparatur gebaut. Mit ihr führe ich mit Glucose und Alanin Messreihen durch, in denen ich die Konzentration und die Länge der durchstrahlten Lösung variiere.
Der spezifische Drehwinkel [a] ist der Quotient aus dem gemessenen Drehwinkel a und dem Produkt der Konzentration [g/ml] und der Messlänge [dm]. Er hängt außerdem entscheidend von der verwendeten Wellenlänge der Lichtquelle ab. Bei einer Wellenlänge von 650 nm beträgt der spezifische Drehwinkel für Glucose [a] = 25,9 ° und [a] = 11° für Alanin.