كيف يُقاس تركيز المحاليل بالضوء؟ تجربة علمية لطلبة الفيزياء الطبية

اسم التجربة : تحديد تركيز محلول السكر باستخدام مقياس الاستقطاب

الهدف من التجربة : تحديد الدوران النوعي S لمحلول السكر .

المواد والأجهزة :

• مقياس الاستقطاب (Polarimeter)

• أنبوب القياس الزجاجي

• محلول سكر بتركيز 30%

• ماء مقطر

• ماصة أو أسطوانة مدرجة

• دورق حجمي

المبدأ النظري:

عند مرور الضوء المستقطب خلال محلول يحتوي على مواد نشطة بصريًا مثل (السكر) فإن مستوى الاستقطاب يدور بزاوية معينة. تكون زاوية الدوران متناسبة طرديًا مع تركيز المحلول، لذلك يمكن استخدام مقياس الاستقطاب لتحديد تركيز السكر في المحاليل.

كلما زاد تركيز السكر زادت زاوية الدوران، والعكس صحيح

طريقة العمل (Procedure)

1. قياس زاوية الدوران للماء المقطر (المحلول المرجعي)

• تم أولًا ملء أنبوب مقياس الاستقطاب بـ الماء المقطر الخالي من السكر.

• وضع الأنبوب داخل الجهاز وضبط الجهاز حتى تتطابق نصفا المجال الضوئي.

• تم تسجيل زاوية الدوران للماء المقطر والتي تكون تقريبًا صفر درجة لأنها لا تحتوي على مادة فعالة بصريًا.

2. تحضير محلول السكر بتركيز 30%

• تم تحضير محلول سكروز بتركيز 30% وذلك بإذابة 30 g من السكر في الماء وإكمال الحجم إلى 100 ml تقريبًا.

• تم ملء أنبوب الجهاز بالمحلول ووضعه داخل مقياس الاستقطاب.

• تم ضبط الجهاز وتسجيل زاوية الدوران للمحلول 30%.

3. حساب التغير في زاوية الدوران

• تم حساب الفرق بين زاوية دوران محلول السكر و زاوية دوران الماء المقطر للحصول على التغير في زاوية الدوران الناتج عن وجود السكر في المحلول.

4. تخفيف المحلول إلى تركيز 25%

• تم تخفيف محلول 30% باستخدام الماء المقطر اعتمادًا على قانون التخفيف:

C1 V1 = C2 V2

حيث:

• C1 = التركيز الابتدائي (30%)

• C2 = التركيز الجديد (25%)

• بعد تحضير محلول 25% تم قياس زاوية الدوران له باستخدام مقياس الاستقطاب وتسجيلها.

5. تخفيف المحلول إلى تركيز 20%

• تم إجراء تخفيف آخر للمحلول من قبل طلاب علوم الفيزياء الطبية المرحلة الاولى للحصول على تركيز 20% باستخدام نفس قانون التخفيف. تم وضع المحلول في أنبوب الجهاز وقياس زاوية الدوران الخاصة بها وتسجيلها.

6. مقارنة النتائج: تمت مقارنة زوايا الدوران للمحاليل المختلفة (30% ، 25% ، 20%). “لوحظ أن زاوية الدوران تقل تدريجيًا مع تقليل تركيز السكر.

الاستنتاج :

أظهرت التجربة أن زاوية دوران الضوء المستقطب تزداد بزيادة تركيز محلول السكر. كما أن الماء المقطر لا يسبب دورانًا للضوء، لذلك استُخدم كمرجع للمقارنة.

وبالتالي يمكن استخدام مقياس الاستقطاب لتحديد تركيز المحاليل السكرية بدقة.

م.م علي كاظم جياد

م. حسن هشام عباس.