DUNE SUBSTANCE ACTIVE

Faisons dissoudre un poids c de substance active dans un poids 1 — c de liquide inactif : si i est la densité du mélange, le volume total de ce mélange sera p et la densité x de la substance active

amenée à ce volume sera :

Si donc on représente par :

i... la densité de la dissolution ;

c... la proportion de matière active qu'elle renferme sous l'unité de poids ;

À... la longueur en décimètres du tube d'observation qui la renferme.

Si a exprime la déviation angulaire que le plan de polarisation éprouve dans les conditions de l'expérience, et [«], celle qu'il éprouverait si *, c, et X étaient ramenés à l'unité, on a nécessairement :

Cette formule ne diffère de la précédente que par i qui figure au dénominateur comme représentant la proportion de matière active contenue dans i gramme de dissolution. Elle oblige également à déterminer la densité è de cette dissolution ; mais on peut la représenter sous une forme plus simple, qui dispense de cette détermination :

En effet, c représentant le poids p de substance active contenue dans un poids ? -{-p de dissolution, on peut donner à la formule de Biot l'expression [«] = '^^^/^^ D'un autre côté, la densité i de la dissolution e/t égale à son poids P -\'P divisé par son volume V. On peut doïic substituer à i son égal ^y^, et en retournant les deux termes de ce rapport, puisque i est dénominateur dans la formule de Biot, on a :

dissolvant; de telle sorte qae la substance n^aurait pas, i l'état de dissolution, n^n pouvoir rotatoire absolument semblable à celui qu*elle possède à l'état solide. Mais on a coutume, dans les déterminations ordinaires, de négliger cette influence qui d'ailleurs est toujours très-faible et très-lente à se produire.

500 POLARIMÈTRE DE BIOT.

Telle est la formule simple qui représente le pouvoir rotatoire des substances actives en dissolution. Ainsi, pourvu qu'on connaisse le poids p de substance active qui contient un volume V de dissolution, on peut se passer à la fois de c et de ^ dans la détermination du pouvoir rotatoire [a].

Polarimètre de Biot. — Le polarimètre de Biot représenté en coupe (fig. 214) comprend deux pièces essentielles, un spath polariseur P, que Ton dirige vers la source de lumière L, et un spath analyseur A, que l'on dirige vers l'œil placé en 0. Entre ces deux pièces se trouve le tube T contenant le liquide qui doit être soumis à l'observation. Supposons, d'abords que le tube soit vide.

Lorsque les deux spaths sont placés dans une position telle, que leurs sections principales soient parallèles l'une à l'autre, on

Fig. 21 i. — Polarimètre de Biot, en coupe

n'aperçoit qu'une seule image de la mire lumineuse : c'est celle que l'on désigne sous le nom A'image ordinaire. Mais si, le spath polariseur restant fixe, on fait mouvoir le spath analyseur sur luimême, et dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'appareil, on voit apparaître une seconde image qui tourne symétriquement autour de la première : c'est celle qui porte le nom d'image extraordinaire.

L'éclat de ces deux images est progressivement variable à mesure que l'angle des deux sections devient de plus en plus ouvert. La figure 215 donne une idée nette des changements qui surviennent par le seul fait du mouvement de l'analyseur. A partir de 0" jusqu'à 90, on voit l'image extraordinaire, c'est-à-dire l'image inférieure, prendre un éclat de plus en plus vif ; tandis que rimage ordinaire ou image supérieure s'affaiblit graduellement et proportionnellement. A 45% les deux images ont le même éclat. Un phénomène analogue, mais inverse, se produit de 90' à ISO' ;

POLARIMÈTRE DE BIOT.

en sorte qu'à toutes les périodes du mouvement les quantités de lumière qui animent les deux images sont inversement proportionnelles et complémentaires Tune de l'autre.

Cela posé, si Ton admet que la lumière qui sort du premier spath est polarisée dans le plan de sa section principale, il devient facile de savoir, à Taide du second, si ce plan se maintient ou se modifie sous raclion des diverses substances qu'elle traverse; et, dans le cas où il serait réellement dévié, il devient également facile de connaître le sens et l'énergie de cette déviation.

FiG. 215. — Ëclat relatif des deux images, ordinaire et extraordinaire.

Tel est le principe du polarimètre de Biot que la figure 216 représente tout monté et tel qu'on l'emploie pour les observations optiques.

Le pied S qui sert de support à l'appareil est creux, et dans son intérieur s'engage une colonne en laiton que l'on peut fixer au point convenable, à l'aide du collier c et de lavis V. On peut ainsi amener l'axe de l'appareil dans la direction de la source de lumière, et lui donner d'ailleurs l'inclinaison convenable au moyen de l'écrou e ; quant aux pièces essentielles dont nous avons parlé, elles sont disposées de manière à rendre praticable la mesure du pouvoir rotatoire qui fait l'objet de la manipulation actuelle.

Le polariseur est en P, et il est fixé dans sa monture de telle sorte, que sa section principale consei^ve une position invariable. La pièce qui le supporte est mobile et peut se rapprocher ou s'éloigner de l'analyseur à l'aide d'un petit chariot qui peut

POLARIMÈTRE DK BIOT.

glisser sur la règle R. De celte manière, le lube d'observation T, quelle que soit sa longueur, remplit toujours l'intervalle qui sépare ces deux pièces, et aucune lumière étrangère ne peut pénétrer dans le tube oculaire.

FiG. 216.—- Polarimètre de Biol, loui monté, vu en perspective.

Le tube d'observation T, que nous représentons à part (fig. 217) est en verre très-épais, et sa longueur variable est comprise entre 10 et 50 centimètres. Il est fermé, à chacune de ses extrémités, par un disque de verre c, à faces bien parallèles, s'appliquanl

Fig. 217 — Tube (Inobservation pour le polarimètre de BioU

exactement sur ses bords rodés avec soin. Le tube est enveloppé d'une gaîne en laiton à l'extrémité de laquelle se visse un couvercle percé 0 qui serre le disque c contre l'extrémité du tube.

L'analyseur est situé au milieu du cercle fixe rr, dont le plan est perpendiculaire à Taxe de l'appareil. Il est mobile et peut

tourner sur lui-même de quantilés angulaires que Ton peut mesurer au moyen de Talidade a qui parcourt les divisions du cercle. On connaît ainsi à tout instant Tangle que font entre elles les deux sections principales du polariseur et de l'analyseur.

Le petit tube i au-devant duquel on applique Tœil représente une lunette de Galilée qui permet de mettre l'appareil au point, c'est-à-dire de donner à l'oculaire la position qui convient à la vue spéciale de chaque observateur.

■•de •pérateire* — Etant donnée une substance active, telle que le sucre, la gomme, le sulfate de quinine, on en prend un poids p que l'on fait dissoudre dans l'eau ou dans tout autre véhicule approprié, de manière à compléter un volume V de dissolution. Celle-ci, après avoir été décolorée, si c'est nécessaire, et filtrée, est introduite dans un tube de longueur connue). exprimée en décimèlies, puis interposée entre le polariseur et l'analyseur du précédent appareil.

Avant l'interposition du tube, l'alidade de l'analyseur étant au O, et sa section principale étant dans un plan parallèle à celui de la lumière polarisée, une seule image était visible, l'image ordinaire : elle était blanche, brillante, et présentait le maximum d'éclat. Au moment où la solution active est interposée, deux phénomènes se produisent tout à coup : 1* l'image extraordinaire devient visible, quoique les deux sections soient restées dans le parallélisme; 2"* les deux images, au lieu d'être blanches, sont nuancées de couleurs vives et complémentaires l'une de l'autre. Le premier effet tient à ce que le-plan de la lumière polarisée a été dévié par la substance active ; le second, à ce que la déviation a été très-différente pour les divers i-ayons qui composent la lumière blanche (1).

(1) On se rend facilement compte de eei deux effets. Avant l'interposition de la substance, tons les rayons composant le faisceau de. lumière étaient polarisés dans le même plan et devaient, par cela même, produire sur Tœil la sensation qui résulte de leur mélange, c'est-à-dire la sensation de la lumière blanche. Mais le milieu interposé ayant agi différemment sur les différents rayons, et chacun d'eux ayant éprouvé une modification différente dans le plan de sa polarisation, Tuniformité ne peut plus avoir lieu, et les couleurs doivent apparaître comme elles apparaissent lorsque la lumière blanche est décomposée par Teffet du prisme. Il est à remarquer seulement que, dans le cas actaely une moitié du vpettre passant dans rimage ordinaire, et rautre moitié

On tourne alors l'alidade de l'analyseur jusqu'à éteindre l'image extraordinaire, ou plutôt jusqu'à l'amener à son minimum d'éclat, ce que l'on reconnaît à ce qu'elle présente une teinte gris de lin, dite teiîite sensible ou teinte de passage^ tandis que l'image ordinaire présente une teinte jaune très-brillante et très-éclatante (1). Lorsqu'on est arrivé à ce terme, on lit le nombre de degrés parcourus par l'alidade, soit à droite, soit à gauche du 0** (2) ; on le représente par «, et il exprime la déviation angulaire que le plan de polarisation du rayon jaune a subi sous l'influence de la liqueur active dans les conditions de dilution et de longueur de tube où elle s'est trouvée placée. Le pouvoir rotatoire de la substance active est alors :

Si au lieu d'opérer avec la lumière blanche on opérait avec une lumière homogène, telle que la lumière rouge, le phénomène de dispersion et de couleurs complémentaires disparaitrait

dans rimage extraordinaire, les deux images doivent toujours être nuancées de couleurs complémentaires, puisqu*à tout instant Tune renferme ce qui manque à rautre pour reconstituer de la lumière blanche.

(1) Lorsqu'on opère avec un faisceau de lumière blanche, on n'arrive jamais, quelque position que Ton donne à l'analyseur, à éteindre complètement l'image extraordinaire. En effet, les rayons élémentaires se trouvant, après Tinterposition du milieu actif, polarisés dans des plans très-différents, la position de l'analyseur qui convient à l'extinction de l'un d'eux n'est pas celle qui convient à l'extinction des autres. Et comme il existe une grande différence dans leur pouvoir dispersif, il arrive que le premier rayon, qui s'est éteint, a déjà reparu quand le second vient à s'éteindre à son tour; tandis que les autres rayons qui n'ont pas cessé d'être lumineux ne s'éteignent que successivement et dans l'ordre de leur pouvoir dispersif, qui est précisément le môme que celui de leur réfrangibilité. C'est pour cette raison qu'au lieu de chercher à éteindre l'image extraordinaire, résultat qu'on ne saurait obtenir quand on opère avec la lumière blanche, on cherche seulement à Tamener à son minimum d'éclat, en s'arrêtant au terme où elle a pris la teinte gris d i lin que nous avons désignée sous le nom de

einte sensible.

(2) La teinte sensible pouvant ôlre obtenue aussi bien quand on tourne Talidade à gauche que quand on la tourne à droite, il importe de savoir à quel signe on reconnaît que la substance est dexlrogyre ou lévogyre. Or, il ne peut exister aucune incertitude à cet égard, si l'on observe l'ordre dans lequel les couIeurs.se succèdent, lorsqu'on tourne l'alidade de gauche à droite. Est-ce le rouge qui succède à la teinte sensible, la substance est dextrogyre ; est-ce le bleu, elle est lévogyre. D'ailleurs, le degré qui correspond à la teinte sensible étant différent^ suivant que celle-ci a été obtenue par la rotation à droite ou par la rotation à gauche, il suffirait de faire une nouvelle observation, en changeant la longueur du tube pour savoir de quel côté est le chiffre exact.

(3) L'indice j, placé à droite de [oc], signifie qu'on s'est arrêté au terme où Timage ordinaire est animée par la lumière jaune, soit qu'on ait opéré directement avec une

POUVOIR DISPERSIF. 505

dans les deux images, et on rentrerait dans le cas normal d'une simple variation dans Tintensilé relative des deux lumières rouges. L'extinction absolue de Timage extraordinaire pourrait alors être obtenue très-facilement, et elle marquerait le terme auquel il conviendrait de s'arrêter dans le mouvement de l'alidade pour apprécier la déviation angulaire du plan de polarisation. Il faudrait seulement se rappeler que le pouvoir rotatoire ainsi déterminé se rapporte au rayon rouge. Sa valeur est en général exprimée par les ^ de celle qui appartient au rayon jaune, et que l'on détermine au moyen de la.teinte de passage avec la lumière blanche.

Pouvoir dispersif. — Le rapport [^ est ce qu'on appelle le rapport de dispersion, ou le pouvoir dispersif comparé des deux rayons jaune et rou^e .

Biot a appelé l'attention des physiciens sur l'intérêt qu'il y aurait à déterminer ce rapport pour chaque substance en particulier. Ce serait selon lui un caractère spécifique tout aussi important que celui de l'action rotatoire elle-même. Aussi a-t-il donné en détail le moyen de prendre ces déterminations {Annales de chimie et de physique ^ 3* série, XXXYI, 405) , et de composer des mélanges où le pouvoir dispersif se trouve neutralisé, comme on achromatise deux milieux en les réunissant par leurs pouvoirs dispersifs opposés. Il est vrai que, dans toutes les expériences qu'il a pu faire sur des milieux ne contenant qu'une seule substance active autre que l'acide tartrique, Biot n'a jamais trouvé le rapport de dispersion plus grand que ^ ou plus petit que ^ . Mais enfin ces différences ont été observées, et rien ne prouve que dans les substances nouvelles qui seront étudiées par la suite on ne trouvera pas des différences plus grandes encore. Moi-même j'ai eu occasion, dans le cours de mes observations sur le pouvoir rotatoire {Journal de pharmacie et de chimie, 3" série, XL, 273), de rencontrer une matière neutre, la santoninCy dans laquelle le pouvoir dispersif .^ j s'est trouvé exprimé par ~ .

Il y aurait donc un intérêt réel à déterminer ce pouvoir disper-

flamme monochromatique de cette nuance, en tournant Tanalyseur jusqu'à l'extinction complète de rimage extraordinaire, soit qu'on ait opéré avec la lumière blanche, en toiimant ranalyseur jusqu'à donner à l'image extraordinaire son minimum d'éclat.