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日本工業規格

JIS

 K

0063

-1992

化学製品の旋光度測定方法

Test methods for optical rotation of chemical products

1.

適用範囲  この規格は,溶液又は液体の状態の化学製品の旋光度を測定するための一般的な方法につ

いて規定する。

備考1.  化学製品は,化学反応によって生成する物質全般を指すが,個別の製品又は製品群の規格に

おいて,この規格と異なる測定方法が規定されている場合には,その規格に規定する方法に

よる。

2.

化学製品には,揮発性,爆発性,放射性などが強いために,この規格を用いるとき試験の安

全を確保できないものもある。この規格に規定する方法は一般的な方法であり,あらかじめ

安全性を十分に確認できるものに適用する。

3.

この規格に規定する測定方法は,試料に光を照射して行うため,光に対して安定でない物質

は,この適用範囲から除外する。

4.

この規格の化学製品の旋光度は,一般に 20℃で測定し,比旋光度として表す。

5.

この規格の引用規格を,

付表 に示す。

2.

一般事項

2.1

用語の定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS K 0211JIS K 0212 及び JIS Z 8120 によるほ

か,次のとおりとする。

(1)

直線偏光  光波で電気ベクトルの振動方向が同一平面内に含まれる光をいう。

(2)

旋光  媒質の中を直線偏光が進行するとき,偏光面が回転する現象。

(3)

旋光度  光学活性物質が偏光面を回転させる度合を角度で示し,

α

で表す。

光源に向かい合っている観測者からみて,偏光面が時計回りに回転している場合を右旋といい+,

反時計回りの場合を左旋といい−で表す。旋光角も同じ意味である。単位は

°(度)。

(4)

比旋光度  試料の層の長さ 100mm,濃度 100%当たりに換算した旋光度。物質の示す旋光度は,試料

の層の長さ(試料中を光が通過する距離)

,試料の濃度及び温度に依存するため,この旋光度を一定の

層の長さ,一定の濃度値に換算した値を比旋光度として,化学製品の光学活性の強さを示すのに規定

する。

測定温度  (t),測定波長  (

λ

)

を付記して  [

α

]

t

λ

=+(又は−)xx. xxx と表す。一般的にはナトリウ

ムランプを光源とし,その D 線 (589.3nm) を用いて測定することが多いが,そのときには波長の代わ

りに D を付記する。単位は

°・cm

2

・dag

1

(5)

変旋光  光学活性物質がその比旋光度を変える現象。

2.2

共通事項  試験に共通する事項は,次のとおりとする。


2

K 0063-1992

2.2.1

測定環境及び測定温度条件

(1)

測定環境  測定環境は,温度 20±5℃,湿度 80%以下。

(2)

測定温度  20±2℃(

1

)

(

1

)

測定温度及び温度範囲が特に規定されている場合にはそれによる。温度係数が規定されている

場合は,その適用温度範囲で測定し補正する。

備考  温度係数の大きい物質は,恒温装置を用いて規定温度に対して±0.2℃で測定を行うと,より高

い精度で比旋光度を求めることができる。

2.2.2

試料  製品が固体の場合には,適切な溶媒に溶かして均質な試料を調製する。液体の場合には,そ

のまま試料とするか,又は適切な溶媒に溶かして均質な試料を調製して用いる。これらの試料を長さが既

知のセルに入れ,測定を行う。

2.2.3

標準物質  装置の正確さを確認するための標準物質として,純度が保証され,比旋光度が大きい物

質を用いる。

備考  標準物質として,例えばサッカロースがある。調製方法は,JIS K 8383 に規定するサッカロー

ス 26g に水を加えて 100ml にしたもの。

参考  純度が保証されたものとしては,NIST Srandard Referenced Material 17d Sucrose がある。

なお,サッカロースの比旋光度,比旋光度の濃度依存性及び旋光度の温度依存性の文献値を

次に示す。

(1)

サッカロースの比旋光度

1

2

20

dag

cm

529

.

66

]

[

°

+

=

D

α

c

26

,水)

1

2

20

1

.

546

dag

cm

342

.

78

]

[

°

+

=

α

c

26

,水)

ただし,

c

26

,水)は濃度が

26g/100ml

で溶媒が水であることを示す。

出典:

Certificate of Analysis, Standard Reference Material 17d ; Sucrose (

NIST

)

(2)

サッカロースの比旋光度の濃度依存性

濃度 g/100ml

比旋光度  [

α]

20
D

 (°

・cm

2

・dag

1

)

 5

+66.500

10

+66.527

15

+66.541

20

+66.540

25

+66.523

30

+66.487

35

+66.432

40

+66.351

45

+66.245

50

+66.109

出 典 : Handbook of Chemistry and Physics, 42-nd

Edition (1960-1961), P1784, The Chemical Rubber Co.,

Ohio, U. S. A.

(3)

サッカロースの旋光度の温度依存性

[

]

C

30

14

;

)

20

(

00037

.

0

1

20

°

=

=

t

t

D

t

D

α

α

出典:Handbook of Chemistry and Physics, 42-nd Edition (1960-1961), P3019, The Chemical Rubber

Co., Ohio, U. S. A.


3

K 0063-1992

2.2.4

装置の正確さの確認方法

  セルの長さを含む装置全体の正確さの確認には,標準物質を用いて一定

温度でその旋光度を測定し,この規格によって比旋光度に換算し,文献値とする。

確認の結果,装置の仕様から外れている場合は,測定値の校正は行わず,修理調整した後,再び正確さ

の確認をしなければならない。セルの長さが規格から外れた場合は,そのセルを用いないか又はセルの長

さを補正して比旋光度の計算に用いる。

2.2.5

数値の丸め方

  数値の丸め方は,

JIS Z 8401

による。

3.

測定方法

3.1

要旨

  光路内に 2 枚の偏光子を偏光面が直交するように配置すると,光は透過しない。この状態で,

偏光子の間に旋光性をもつ試料を挿入すると,試料の旋光度に応じた量の光が透過する。検光子を回転し

て,再び光が透過しない状態とし,そのときの回転角から試料の旋光度を求める。

3.2

装置及び器具

  装置及び器具は,次のとおりとする。

(1)

旋光計の種類

  旋光計の種類には,自動化の程度及び旋光角の読取り方法によって,次の 3 種類があ

り,そのいずれかによる。旋光度を 0.01°まで読み取れるものを用いる。

備考

旋光計の測定値の正確さは,必要に応じて

2.2.4

によって確認する。

(a)

目視形旋光計

  検光子として,その偏光面が互いに一定の角度で交わる 2 枚の半円形の結晶板が,

はり合わされた素子を用いる。一般に試料をセットした状態での各結晶板を通しての視野の明るさ

は異なるが,検光子を回転していくと視野の明るさが等しくなる位置を見付けることができる。こ

のときの検光子の角度を目盛で読み取ることによって旋光度を求めることができる。測定旋光度範

囲は+90

°∼−90°,その読取り精度は 0.01°程度である。

(b)

光電光度計形旋光計

  検光子の後に光電子増倍管などの光検出器を置き,検光子を回転させながら

光検出器の出力をガルバノメータの針の振れでモニターし,その振れが最も小さくなる位置の角度

を目盛で読み取ることによって旋光度を求める。測定旋光度範囲は+90

°∼−90°,その読取り精度

は 0.005°程度である。

(c)

自動ディジタル表示形旋光計

  測光原理として振動偏光方位方式の光学零位法が用いられる。試料

に入射する前,又は試料透過後の直線偏光の偏光面をわずかに振動させると,その振動数の 2 倍の

周波数の交流成分が検出器の光電出力信号に現れる。もし試料に旋光性があると,振動数に等しい

周波数の交流成分も混じる。後者の交流成分がゼロになる位置まで検光子を回転し,角度の差を読

み取って旋光度を求める。一般的にこの操作は完全に自動で行われ,結果の旋光度は数字で表示さ

れる。測定旋光度範囲は装置によって差異はあるが,+90

°∼−90°,その読取り精度は 0.001°程度

である。このシステム構成の例を

図 1

に示す。


4

K 0063-1992

図 1  自動旋光計のシステム構成の一例

(2)

光源

  光源は装置に付属するものを用いる。ナトリウムランプが一般的であるが,水銀ランプなども

ある。光源からの光が単色光でない場合には,光学フィルターなどによって単色光にして,測定に用

いなければならない。

(3)

偏光子

  自然光を直線偏光に変えるための光学素子。

(4)

検光子

  偏光を検出するための偏光素子。

(5)

恒温装置

  測定温度を±0.1℃に制御できるもの。恒温型セルホルダ,ウォータージャケット付セルに

循環恒温槽を接続するものなどがある。

(6)

セル

  旋光度測定用セル。セルの長さ

(

2

)

は 100mm のものを用いるが,その他の長さのものを用いて


5

K 0063-1992

もよい。

(

2

)

セルの長さはセルの窓板の内のりの長さであり,公称長に対する許容幅は±0.1%とする。この

セル長は,サッカロース溶液など,旋光度が既知の溶液を用いて確認する。

備考1.

組立型のセルを用いる場合にひずみの起こるのを避けるには,セルに試料を入れて止め金を

ねじ込んで固定するとき,何回ねじれば適切に固定されるかを知っておくか又は固定した止

め金の最終位置に印をつけておくのがよい。

2.

セル長が長いほど,比旋光度の精度は高くなる。したがって,目視形旋光計を用いて測定を

行う場合には,精度を確保するために 200mm のセルを用いるのが望ましい。試料が着色し

ていて光を吸収するような場合には,透過光の強度を確保するため 50mm のような短いセル

を用いてもよい。

(7)

温度計

  最小目盛 0.1℃,精度±0.1℃のもの。

3.3

試料

  試料は,次のとおりとする。

3.3.1

試料調製法

(1)

固体試料は,恒量になるまで乾燥した後,

JIS R 3505

に規定する全量フラスコを用い,

JIS K 0050

規定する方法で適宜の溶媒

(

3

)

に,適当な濃度

(

4

)

に溶かした溶液を測定に用いる。溶媒や濃度が規定さ

れている場合にはそれによる。

(

3

)

溶媒は,試料を完全に溶解し,旋光性がなく,溶液中で試料分子が2量体などの高次構造を作ら

ないものを用いる。

(

4

)

装置の測定精度に比べて,その試料の旋光度の測定値が十分大きくなる濃度をいう。この濃度

の精度は,比旋光度を計算したときに要求される精度を満たすものでなければならない。

(2)

純液体

(

5

)

は,そのまま測定に用いるか,又は適宜な溶媒を用いて適切な濃度の溶液として測定に用い

る。

(

5

)

常温,特に旋光度の測定温度で液体である物質を溶液と区別して,純液体と呼ぶ。

備考1.

試料が完全に溶けないために,試料溶液が濁っている場合は,完全に溶かすことができる溶

媒を用いる。不純物のために濁っている場合も,試料の濃度に誤差が含まれることになるの

で,測定前にろ過するなどして濁りを除く。

2.

用いた溶媒の種類や濃度によって比旋光度が変わることがあるので,比旋光度を示す場合に

は,測定時の溶媒名及びその溶液の濃度を記載する。試料によっては溶液の pH のわずかな

差によっても比旋光度が影響されるので,その場合には pH も付記する。

3.

変旋光を示す試料については,溶液の調製方法及び調製後測定までの経過時間を付記する。

3.3.2

試料の保存

  試料は調製後できるだけ速やかに測定に供する。止むを得ず試料を保存する場合には,

遮光し,冷蔵又は冷凍する。この場合,保存の前後で旋光度が変化していないことを確認する。

参考

経過時間とともに,分解,ラセミ化などの化学変化が起こり,旋光度が変化する物質がある。

このような変化は,固体状態より液体又は溶液状態の方が起こりやすく,一般に光や温度はこ

のような化学変化を促進する。

3.4

操作

  操作は,次のとおり行う。

(1)

光源を点灯し,光量が安定するまでしばらく待つ。この時間は,装置及びランプの状態によって変わ

るが 15∼30 分間である。

(2)

装置の光束絞りを調節する。セルの内径より太い光束を使うと,セルの内面で反射を起こし,正しい

旋光度が得られないことがある。内面反射が起こらず,十分な光量が得られるように光束絞りを調節


6

K 0063-1992

する。

(3)

セルのブランクを測定する。セルに試料の調製に用いた溶媒を満たし,所定の位置にセットし,この

状態での旋光度を読み取る。

備考1.

セルの窓板にひずみがあると,セルが旋光度をもつことがある。この影響をなくすため,ブ

ランクの値を測定するとき及び試料の測定のときは,同じセルを用いてセルのブランク分が

補正されるようにする。

2.

セルに溶媒,試料を満たす前後で温度差があると,

旋光度の表示値が安定しないことがある。

測定は旋光計の表示が安定してから行う。

(4)

試料の測定を行う。

(3)

で用いたセルに試料を満たし

(

6

)

,装置の所定の位置にセットし,この状態

(

7

)

の旋光度を読み取る。

(

6

)

試料を測定セルに満たすときは,それまで満たされていた溶媒を除いてから試料を入れるか,

試料で共洗いをするなどによって,試料の希釈,汚染などを防止する。

(

7

)

温度による変旋光を示すものがあるので,セルに試料を満たす前後で温度差があると,溶液の

温度が一定になった後も旋光度が変動することがある。測定は旋光計の表示が安定した後行う。

(5)

試料の旋光度の読取り値から,セルのブランクの値を差し引き,試料の旋光度を得る。

備考

ディジタル自動旋光計では自動的にブランク値を差し引く機能が備わっているため,旋光度を

直接求めることができる。すなわち,

(3)

で求めたセルのブランク値を差し引いて,旋光度の表

示値をゼロとし,

(4)

で試料の旋光度を直接読み取ることができる。この場合には,

(5)

の操作は

必要としない。

(6)

測定の直後に試料の温度を測定する。

備考

測定に恒温装置を用いた場合でも,恒温装置で設定した温度と,試料の実際の温度との間に差

のあることがあり,試料の温度を測定する必要がある。

3.5

計算及び結果の表示

  測定の結果得られた旋光度から,比旋光度は次の式によって算出し,小数点

以下第 3 位に丸める。

溶液の比旋光度

)

dag

cm

(

1

100

]

[

1

-

2

°

=

d

p

t

x

α

α

又は,

)

dag

cm

(

1

100

]

[

1

-

2

°

=

c

t

x

α

α

純液体の比旋光度

)

dag

cm

(

l

]

[

1

-

2

°

=

d

t

x

α

α

ここに,

t

:  測定時の試料の温度  (℃)

x

:  測定に用いた単色光の波長又は名称(ナトリウムの D 線を用

いるときは D)

α:  測定して得られた旋光度  (°)

1

:  試料の層の長さ (dm)

d

:  測定温度における試料の密度 (g/cm

3

)

p

:  試料溶液の濃度 (g/100g)

c

:  試料溶液の濃度 (g/100ml)

比旋光度を求めるには,規定の温度又は 20℃に対して±2℃の範囲で旋光度を測定するが,温度係数が

規定されていてその適用温度範囲内で測定した場合には,次の式によって 20℃における比旋光度を算出す

る。


7

K 0063-1992

)

20

(

]

[

]

[

20

+

=

t

n

t

x

x

α

α

ここに,

t

:  測定時の試料の温度  (℃)

x

:  測定に用いた単色光の波又は名称

α:  測定して得られた旋光度  (°)

n

:  温度係数

参考

比旋光度は,その測定波長,測定温度,濃度,溶媒を含めて,次のように表示する。

1.

サッカロースの26g/100ml の水溶液を,ナトリウムランプを光源に用いて測定した場合。

-1

2

20

dag

cm

529

.

66

]

[

°

+

=

D

α

C=26,水)

2.

メントールを,純液体の状態でナトリウムランプを用い,35.2℃で測定した場合。

-1

2

2

.

35

dag

cm

7

.

49

]

[

°

=

D

α

(純液体)

4.

化学製品を取り扱うときの注意事項

  化学製品を取り扱うときには,まずその物質の名称を確認し,

その安全性について確認する。その物質の物性など情報が不十分で安全性の確認ができないときは,事前

に調査を行い,十分な安全性の対策を施したうえで取り扱う。

危険性,有害性,放射性などに関し法規上の規制があるものについては,十分な準備と対策を施した後,

関連する法令・規則によって取り扱わなければならない。

付表 1  引用規格

JIS K 0050

  化学分析方法通則

JIS K 0211

  分析化学用語(基礎部門)

JIS K 0212

  分析化学用語(光学部門)

JIS K 8383

  サッカロース(試薬)

JIS R 3505

  ガラス製化学用体積計

JIS Z 8120

  光学用語

JIS Z 8401

  数値の丸め方


8

K 0063-1992

化学製品一般試験方法

JIS

改正原案作成委員会  構成表

氏名

所属

JIS

委員会

小委員会  第 1 分科会

(委員長)

荒  木      峻

東京都立大学

細  川  幹  夫

工業技術院標準部

寺  西  大三郎

通商産業省基礎産業局

三  井  清  人

通商産業省計量研究所

主査

川  瀬      晃

通商産業省化学技術研究所

平  井  信  次

通商産業省通商産業研究所

武  田      寧

厚生省国立衛生試験所

栗  原      力

財団法人化学品検査協会

岩  見  妙  晴

社団法人日本化学会

(旭化成工業株式会社)

大  森  道  昭

日本科学機器団体連合会

(株式会社離合社)

加  藤  幸  雄

日本理化学硝子機器工業会

(柴田科学器械工業株式会社)

坂  田      衞

日本分析機器工業会

(株式会社島津製作所)

辻      洋  典

石油化学工業協会

猪  瀬  太  郎

社団法人日本芳香族工業会

竹  内  幸  夫 

日本試薬連合会

(和光純薬工業株式会社)

池  田  順  一

財団法人日本規格協会

西  川  光  一

社団法人日本化学工業協会

桑  田  真  一

三菱化成株式会社総合研究所

幹事

前  川  正  和

株式会社住化分析センター

鈴  木  正  儀

昭和電工株式会社川崎工場

三  浦  一  清

三井東圧化学株式会社総合研究所

幹事

吉  田  敏  昭

通商産業省通商産業検査所

小  野  一  郎

味の素株式会社中央研究所

川  澄  英  明

株式会社アタゴ

丸  山      博

京都電子工業株式会社

和  田  明  生

日本分光工業株式会社

田  坂  勝  芳

工業技術院標準部

(事務局)

吉  田  千  秋

社団法人日本化学工業協会