Моно, ди және полисахаридтерге тән түсті реакциялар

Сызықты нониусты штаргенциркульде айқындайық. Ол дәлдігі миллиметрдегі  негізгі шкаланың 0,1 бөлгішіне дейінгі  дәлдікпен өлшеуге мүмкіндік береді. Бұндай нониустың шкаласын салу үшін негізгі шкаланың 9 бөлігіне тең кесінді алынып, 10 бірдей бөлікке бөлінеді. Осыдан әр кесінді негізгі шкала бөлігінің 0,9 тең, яғни нониустың әр бөлігі негізгі шкаланың әр бөлігінен 0,1-ге аз. Бөлінділердің ұзындықтарының арасындағы айырмашылық (біздің жағдайымызда 0,1) берілген нониустың дәлдік деңгейі болып есептеледі.

Штангенциркульде нониустың  нөлдік бөлігі штангенциркульдің негізгі  шкаласының нөлдік бөлігіне тең (3-сурет.,а). Штангенциркульді аша отырып, нониус бөлігінің негізгі шкаланың нөлдік бөлігінен оңға қарай ажырайтынын көрдім. Әдетте, ол негізгі шкаланың бөлігімен дәл келмей, екі бөлік арасында болады. Мысалы 3,б-суретте нониустың нөлдік бөлігі негізгі шкаланың 2 және 3 бөліктерінің арасында орналасқан. Яғни, ізделініп отырған D кесіндісінің ұзындығы 2 мм артығымен. Бұл артықты «көзбен» емес, 0,1 мм-ге дейінгі дәлдікпен табу үшін нониустың қай бөлігі негізгі шкаланың бөлігімен сәйкес келетінін қарадым.

    Сурет-3.

Біздің жағдайымызда нониустың 3-бөлігі негізгі шкаланың 5-бөлігімен жақсы сәйкес кеп тұр, нониустың 4-ші және 2-бөліктері негізгі шкала бөліктерінен едәуір ауытқып тұр. Осының негізінде біз  D кесіндісінің ұзындығы 2,3 мм деп айтамыз.

 Қарастырып отырған негізгі шкаланың 3 бөлігіне тең А кесіндісі мен нониустың 3 бөлігіне тең Б кесіндісінің айырмашылығы С кесіндісіне тең. Ал берілген нониустың құрылу шарттары бойынша оның әр бөлігі негізгі шкала бөліктерінен 0,1-ге кем болғандықтан, Б кесіндісі түгел А кесіндісінен 0,3 мм кем.

Осы себепті D₁ кесіндісінің ұзындығы (3-сурет., в) 4,6 мм тең.

Аспаптағы есепке кіріспес бұрын, оның шкаласын мұқият қарап, бөліктердің, соның ішінде ең кішкентайларының бағасын анықтадым. Мысалы, 360⁰-қа бөлінген негізгі дөңгелек шкалада жандарында , (немесе 90), 8, 70 және т.б. сандары бар ірі бөліктер барын анықтадым (3-сурет., а). Бұл үлкен бөліктер бағасы 10 градусқа тең екендігін білдіреді. Өз кезегінде, бұл үлкен бөліктер 2 бөлікке бөлінеді, олардың әрқайсысы 5 градусқа тең. Үлкендігі бойынша келесі бөліктер 1 градусқа тең, себебі 0 және 80 бөліктерінің арасында 10 осындай бөлік бар. Әрбір осындай кіші бөліктер өз кезегінде екі бөлікке бөлінеді, яғни ең кіші бөлік бағасы 0,5 градус.

Нониусқа назар аудара отырып, онда әрбір 5 бөліктен кейін 5, 10, 15, 20 және 25-бөліктерде белгілер барын байқадым. Нониустың 25 бөлігі негізгі шкаланың 12 градусқатең. Бұдан нониустың әр бөлігі 12/25 немесе 0,48 градусқа тең. Нониустың дәлдік деңгейін анықтау үшін шкаланың ең кіші бөлігі мен нониус бөлігінің арасындағы айырмашылықты таптым. Шкаланың ең кіші бөлігінің шамасы 0,5 градус болғандықтан , ізделініп отырған айырма 0,5 - 0,48 = 0,02 градусболады. Яғни, біздің нониус 0,02 градусқа дейін дәлдікпен есептеулер жасауға мүмкіндік береді.

    Сурет-4.

Нониустың 25 бөлігі 0,5 градус айырмаға сәйкес келеді. Бұдан шығатыны, 0,5 градусқа дейін есептеуді негізгі шкала бойынша, ал градустың қосымша градустарын нониус бойынша есептедім. Нониустың әр бөлігі 0,02 градусқа сәйкес болғандықтан, нониустың мысалы, 20-шы бөлігі сәйкес келгенде (4-сурет.,б) ізделініп отырған кесінді 0,40 градус.болады. Бұл шаманы 1 градусқа, яғни аспаптың негізгі шкаласы бойынша табылған шамаға қосу керек. Ізделініп отырған D кесіндісі түгел (4-сурет.,б) 1,40 градусқа тең. 4-тен кейін қойылған нөл анықтаудың екінші белгіге дейінгі дәлдікпен жүргізілгенін білдіреді.

Келтірілген түсініктемелерді қолдана отырып және жоғарыда сипатталғандарды мұқият зерттей отырып, әркім өз бетінше әр түрлі конструкциялы  аппараттардағы кез келген нониустың  құрылымын түсіне алады.

Штангерциркульмен бірнеше өлшеулер жүргіздім. Нониусты қолдана отырып, дұрыс есептей алатындығыма көз жеткіздім.

Поляриметр  құрылымы. Поляриметрлердің түрлері көп, олардың бәрі келесі сызба бойынша құрастырылған (5-сурет.). Жарық көзінің сәулесі 1 сары светофильтрден 2, одан соң Николь призмасынан тұратын поляризатор 3 арқылы өтеді. Николь призмасы арқылы өте отырып, жарық сәулесі поляризацияланып, оның ауытқуы тек бір жазықтықта жүреді.

Егер түтік 4 сумен, яғни  оптикалық  қабілетсіз затпен толтырылған болса, онда поляризацияланған жарық сәулесі одан ауытқулар жазықтығының бағытын өзгертпей өтіп, анализаторға 5 кіреді (Никольдің екінші призмасы).

    Сурет-5.

Егер анализаторды оның оптикалық осі поляризатордың оптикалық  осіне параллель болатындай етіп бұрса, онда жарық сәулесі анализатордан да өтеді (6-сурет., а). Кері жағдайда ол жартылай немесе толық өтпейді (6-сурет., б).

Анализатордың бірінші  жағдайы аспаптың нөлдік нүктесіне  сәйкес келеді. Әдетте бұл уақытта  шкаланың нөлі нониустың нөлімен сәйкес келеді (5-сурет., а).

    Сурет-6.

Жартылай көлеңкелі аппараттардың окулярында  біз 6, б – суретте көрсетілген жағдайды көреміз: әлсіз күн сәулесі түскен дөңгелектің екі бөлігі де диаметрі бойынша білінер-білінбес бөліну сызығымен біркелкі жарықтандырылған.

Егер сызық бөлігі мен жарықтандырылған дөңгелек бұлдыр боп көрінсе, окуляр лупасын 6 фокусқа  келтіру керек. Ол үшін абайлап окуляр лупасын жарық дөңгелектің суретін  нақты болғанша анализаторға қарай 5 немесе кері бағытта жылжытады.

Кейбір аспаптарда көру аумағы 3 бөлікке бөлінеді. Бұл кезде жағдай басқаша (7-сурет., б).

Анализаторды оңға немесе солға аз ғана бұрған кезде оның оптикалық осінің жарықтың поляризацияланған  сәулесінің тербеліс жазықтығынан ауытқуына оңай көз жеткізуге болады, соған сәйкес жағдай өзгереді. Мысалы, анализаторды оңға бұрғанда дөңгелектің сол жақ бөлігінің қарайғанын байқауға болады (6, а суретті қараңыз), ал анализаторды солға бұрғанда -  дөңгелектің оң жақ бөлігінің қарайғанын байқауға болады (6, в сурет). Көру кеңістігінің үш бөлікке бөлінген сәйкес жағдайын 6, а және в суреттерінен көруге болады.    Сурет-7.

 

 

Көру кеңістігінің өзгеруінің осындай жағдайының өзгеруі байқалады, егер Никольдың параллель призмаларында, яғни аспап нөлдік нүктеге келтірілгенде оған оптикалық қабілетті заттың ерітіндісімен толтырылған түтікті орналастырса.

   

    Сурет-8.

Айталық, ерітіндісі бар  түтікті аспапқа орнатқанда біз  алдында біркелкі жарықтандырылған дөңгелектің оң жақ бөлігінің қарайғанын байқадым. Бұл, мүмкін жарықтың поляризацияланған сәулесінің тербеліс жазықтығының оптикалық қабілетті заттың ерітіндісі бар түтік арқылы өткенде оңға қарай, яғни сағат тілінің бағытымен ауытқуынан болар. Бұл жағдайды тексеру және жазықтықтың қанша градусқа ауытқығанын анықтау үшін анализаторды абайлап оңға қарай бұрып, яғни сағат тілінің бағытымен, немесе солға қарай, дөңгелектің екі жартысы да мүмкіндігінше бірдей жарық болғанға дейін. Нақты бақылауларды қараңғы бөлмеде жүргіздім, бұл кезде көз әлсіз түстерді жақсы байқай алады. Сонымен қатар, аспапқа ұзақ қарауға да болмайды, себебі көз шаршап, бақылаудың дәлдігі төмендейді. Одан да тез арада бірнеше есептеулерді жүргізіп, соның орташа мәнін алған дұрыс. Жартылай қараңғыланған аппараттармен жұмыс істеген кезде бірқалыпты жарықтандырылған кеңістікті алу үшін анализаторды қараңғылау жаққа бұру керек. Қарама-қарсы жаққа бұрғанда дөңгелектің екі жартысының жарықтығының айырмасы күшейе түседі.

Егер біртекті жарықтандырылған көру кеңістігін алу үшін анализаторды оңға, яғни сағат тілінің бағытымен бұруға тура келген болса, онда зерттеліп отырған зат оңға айналушы болғаны, оны + (плюс) таңбасымен белгілейді. Анализаторды сағат тіліне қарсы бағытта бұру сол жаққа айналуды көрсетеді де, ол  - (минус) таңбасымен белгіленеді.[23].       

Аспапты түзету. Аспаптың нөлдік нүктесінде нониустың нөлі әрқашан шкаланың нөлімен сәйкес бола бермейтін болғандықтан, жұмысқа кірісер алдында үнемі аспапты тексеріп алу керек және шын нөлдік нүктенің жағдайын орнықтырып алу керек, яғни су толтырылған түтік арқылы жарық өткенде көру кеңістігінің екі жартысы да бірдей жарықтандырылған кездегі аспаптың көрсеткішін орнықтырып алу керек. Бір мезгілде окулярдың фокусировкасын да тексереді.

Айталық, осындай сынақ  кезінде су үшін аспаптың ауытқуы +0,2⁰. Бұл аспапты түзетпесек, ол жоғарылатылған көрсеткіштер көрсетеді деген сөз. Сондықтан, зерттеу кезінде өрескел қателер жібермес үшін, біз алынған нәтижелерді 0,2⁰ – қа кемітуіміз керек, яғни, +0,3⁰-тың орнына +0,3⁰ – 0,2⁰  = +0,1⁰ деп жазу керек.

Аспапты түзету бір рет қана жүргізіледі және міндетті түрде қараңғы бөлмеде жүргізілген бірнеше есептеулердің орташасы ретінде алынады.

Егер түзету теріс  болып жатса, мысалы – 0,1⁰, онда ерітіндіні зерттеген кезде біз аспаптың көрсеткішіне үнемі 0,1⁰ қосып отыруымыз керек. Басқаша айтқанда, аспаптың түзетілуі үнемі алгебралық түрде, түзетудің таңбасын ескере отырып, алынып отырады.

Кейбір аспаптарда түзету мүлде қажет емес. Кейде анализаторлардың ерекше теңестіретін жабдықтары болады. Олардың көмегімен анализаторды бұрғанда, түзету өте аз болып, оны ескермесек те болады.

Поляриметрлік түтікті толтыру. Анықтар алдында зерттелетін сұйықтықты шыны поляриметрлік түтікке құяды (8, 1 сурет). Түтіктің екі ұшын шлифтелген домалақ шынылармен жабады (8, 2 ж/е 3 сурет). Шыны түтіктің бір ұшы жарық сәулесінің жолын бөгеп, анықтауға кедергі келтіретін ауаның көпіршіктерін ұстап қалу үшін кеңейтілген (8, 6 сурет). 

Түтікті орнықтыру үшін алдымен оның бір ұшын шынымен 2 жауып, оны түтіктің соңына 1 кигізілген металл сақинадағы 7 муфтаны 4 бұрап бекіттім. Содан соң түтікті тігінен қойып, оны дөңес менискінің жоғарғы жағы түтіктің жиегінен шығып тұратындай етіп, зерттелетін сұйықтықпен толтырдым. Екінші шлифтелген домалақ шынының 3 көмегімен, шыныны түтікте ауаның көпіршіктері қалмайтындай етіп жылжыта отыра, дөңес менискіні кесіп тастадым. Бұралатын муфтаның 5 көмегімен шыныны бекіткен соң, түтікті жарыққа тексердім. Егер ауа көпіршігі бар екені байқалса, онда түтікті қисайта отырып, бақылауларға кедергі жасамас үшін, оны кеңейтілген бөлікке 6 өткіздім.

    Сурет-9.

Бақылаулар нәтижелі болу мақсатында сұйықтық өте мөлдір және түссіз болуы керек. Түсті сұйықтықтарды  зерттеген кезде қысқартылған түтіктер (үлкен меншікті айналуда), сонымен  қатар ерітінділерді түссіздендірудің әр түрлі әдістерін қолдандым. Қарқынды түсті несепті түссіздендіру үшін оған қорғасын қанты деп аталатын орта сірке қышқылды қорғасын тұзының Pb(C₂H₃O₂)₂ майдаланған ұнтағынан аздап қостым. Мұқият шайқап араластырған соң бояу беретін затты өзімен алып кететін тұнбаны тұндырып, сонан соң мөлдір және түссізденген несепті сүздім.

Бақылаулар аяқталған  соң, түтікті босатып алып, ішіндегі ерітіндіні төгіп, дистилденген сумен шайып, кептірдім. Кепкен түтікті қайта жинаған кезде муфталарды қатты бұрамай, келесі бақылауларға дейін жоғалып қалмас үшін, тек бостау бекіттім.

Белгілі бір концентрациялы глюкозаның ерітіндісін дайындағанда глюкозаның судың бір молекуласымен  кристалданатынын және молекулалық  массасы 198,11 болатынын ескердім. Глюкозаның проценттік құрамын есептеу, әдетте, молекулалық массасы 180,10 болатын сусыз глюкозаға жасадым. Сондықтан, мысалы, 0,4%-дық глюкозаны ерітіндісін даярлау үшін өлшендіні 0,40 г емес, 0,44 г глюкозаны 100 мл суға алдым.

Мутаротация құбылысы, яғни уақытқа байланысты меншікті айналудың  өзгеретінін де ұмытпау керек. Глюкозаның жаңадан дайындалған ерітінділерінің меншікті айналуы  [α]_D = +119,6⁰. Ерітіндіді біраз тұрғанда меншікті айналу тез кемиді және әдеттегі температурада тепе-теңдікке 7-8 сағаттан соң,    [α]_D = +52,6⁰ болғанда жетеді. Міне, сондықтан поляриметрдің көмегімен глюкозаны сандық анықтауға есептер шығару үшін ерітінділерді алдын-ала дайындадым.

      Поляриметрдің көмегімен глюкозаның проценттік құрамын анықтаудағы жұмыс барысы. Дистилденген сумен толтырылған түтікті аспапқа қойып, қажет болған жағдайда аспаптың түзетуін анықтадым. Аспап нөлдік нүктеде тұрғанда және анализатор оңға немесе солға ауытқығанда поляриметрдің окулярынан көргенімнің суретін салдым.

Глюкозаны клиникалық анықтау  және меншікті айналуын анықтау кезіндегі  түтіктің ұзындығының айырмашылығына көңіл аудардым.

Аспапқа глюкозаның әлсіз (шамамен 0,4 %-дық) ерітіндісі толтырылған түтікті орналастырдым. Нониустың көмегімен аспаптың шкаласы бойынша есептеу жүргіздім және 0,1% дәлдікпен глюкозаның проценттік құрамын анықтадым.[24]. 

Күрделі көмірсулар. Күрделі қанттар деп гидролиз кезінде қарапайым  қанттарға немесе моносахаридтерге ыдырайтын қанттарды айтады. Күрделі қанттың гидролизі кезінде алынатын моносахаридтердің молекула санына қарай олигосахаридтер және полисахаридтер деп бөлуге болады.

1. Олигосахаридтер (грекше олигос – аз ғана) гидролиз кезінде қарапайым қанттардың аз ғана молекуласын түзеді. Оларды санына қарай дисахаридтер, екі молекула моносахарид түзетіндер, трисахаридтер, моносахаридтің үш молекуласын түзетіндер және т.с.с. атайды.
2. Полисахаридтер (грекше поли – көп) гидролиз кезінде моносахаридтердің көп молекуласын түзеді:

                 (С6Н10О5)n +nН2О → nС6Н12О6

                                 крахмал                               глюкоза

n саны немесе полимерлену дәрежесі, бірнеше жүзден (амилозада) бірнеше мыңдаған (гликогенде немесе клетчаткада) бірлікке дейін.

Дисахаридтерге кең  таралған көмірсулар, мысалы, сахароза (тростникті немесе қызылша қанты), лактоза (сүт қанты), мальтоза (cолод қанты) және т.б. жатады. Төменде берілген тәжірибелер сахарозаның құрылысының берілген формуласымен өте сәйкес келеді.