Međunarodna šećerna skala
Jedinica izvan SI · veličina: sadržaj saharoze prema uglu obrtanja ravni polarizacije
Rastvor šećera ume da obrne ravan polarizacije svetlosti, a to obrtanje je srazmerno količini rastvorene saharoze, tako da je dovoljno posvetliti kroz cev i pogledati za koliko stepeni je analizator morao biti obrnut. Otkriće pripada Biou i učinjeno je 1815. godine, a trgovina se za njega uhvatila zato što optika odgovara na pitanje na koje ne odgovara nijedan areometar: koliko je u sirupu upravo saharoze, a ne rastvorenih materija uopšte.
Otuda i lep par sa stepenom Briks, kojim se isti uzorak meri preko gustine. Briks vidi sve što je rastvoreno — saharozu, invertni šećer, soli, boje — dok se polarizacija odaziva gotovo samo na saharozu, i zato je razlika dvaju brojeva upravo ona primesa za koju kupac neće da plati. Odnos tih brojeva u fabrici zovu čistoćom, i upravo on, a ne sama slast, određuje cenu partije.
01 · Definicija
Sto stepeni međunarodne šećerne skale dato je normalnoj odmeri: 26,000 grama čiste saharoze, rastvoreno i dopunjeno na sto mililitara i prosvetljeno kroz cev dugu dvesta milimetara na dvadeset stepeni Celzijusa. Takav uzorak obrne ravan polarizacije za 34,626 stepeni ako se svetli žutom linijom natrijuma, a cela skala nije ništa drugo do taj ugao, uzet za sto i podeljen na sto jednakih delova.
Sposobnost obrtanja polarizacije zove se optička aktivnost i počiva na tome što se molekul saharoze ne poklapa sa sopstvenim likom u ogledalu. Obrtanje je srazmerno i koncentraciji i dužini puta kroz rastvor, a činilac srazmere zove se specifično obrtanje; kod saharoze iznosi plus šezdeset šest i po, pri čemu plus znači obrtanje udesno, u smeru kazaljke za posmatrača koji gleda u susret zraku.
Ograda ovde ima tačno onoliko koliko i kod svake dogovorne skale. Specifično obrtanje zavisi od talasne dužine, i zato u oznaci stoji slovo D — žuta linija natrijuma — mada današnji saharimetri svetle zelenom linijom žive, gde sto stepeni odgovara već 40,777 stepeni obrtanja. Zavisi i od temperature i od koncentracije samog uzorka, tako da tablice ICUMSA daju popravke posebno, a cev se drži u termostatu.
Posebna tananost je u tome što uređaj ne broji saharozu, već zbir obrtanja svega što se u rastvoru nalazi. Dok su primese optički neaktivne, očitavanje je pošteno, ali čim se saharoza razloži na glukozu i fruktozu, obrtanje opada i čak menja znak, jer fruktoza obrće ulevo snažnije nego glukoza udesno. Pojava se zove inverzija, i na njoj je sagrađen čitav metod određivanja saharoze iz razlike dvaju merenja.
Klizač određuje koliko je ukupno rastvoreno u uzorku, a dugmad biraju šta je tačno tamo rastvoreno. Areometar sa refraktometrom broje sve redom i daju stepene Briks, polarimetar se odaziva gotovo samo na saharozu i daje stepene šećerne skale, tako da je razmak između dveju traka upravo ono što se zove nešećerima, za koje niko neće platiti.
Dok je saharoza cela, obrtanje raste udesno zajedno sa njenom količinom. Ako se pak razloži, od jedne materije nastaju dve koje obrću na različite strane: glukoza udesno za pedeset tri, fruktoza ulevo za devedeset dva, tako da zbir odlazi u minus. Upravo zbog te promene znaka pojava je nazvana inverzijom, a na razlici obrtanja pre nje i posle nje sagrađen je Kleržeov metod.
02 · Pretvaranje
Unesite ono što je uređaj pokazao
Unutar optike pretvaranja su tačna, budući da je stepen skale prosto ugao podeljen stalnim brojem. Približnost počinje tamo gde se od optike prelazi na masu: koncentracija se iz ugla dobija u gramima na mililitar, dok procenti po masi traže gustinu rastvora, koja se uzima iz tablica.
Dužina cevi može se promeniti u finim podešavanjima lista: uobičajena je dvesta milimetara, ali za tamne sirupe uzima se sto, a za vrlo slabe rastvore četiristo.
Kvarcna kontrolna pločica — eto šta zaista čuva ovu skalu. Saharoza ne valja za etalon, jer vuče vodu, muti se i polako se sama invertuje, dok kvarc obrće svetlost snagom sopstvene građe i čini to godinama nepromenjeno, tako da se saharimetar ne proverava šećerom nego pločicom atestiranom u stepenima iste skale.
| Vrednost | Napomena | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Redovi veličina
specifično obrtanje: ulevo i udesno04 · Merni instrumenti
Čime se meri šećer
Uređaj je lukavo sagrađen: umesto da ugao meri neposredno, on poništava obrtanje rastvora protivobrtanjem kvarcnog klina, koji se pomera dok polje ne postane ravnomerno. Skala je pri tom podeljena odmah u stepenima šećerne skale, i zato onaj ko radi ne mora ni da računa ni da zaviruje u tablice.
Opšti uređaj hemičara, čija je skala pošteno podeljena u uglovnim stepenima, a izvor mu je natrijumova lampa sa upravo onom linijom D. Njime se meri obrtanje bilo koje optički aktivne materije, a ne samo šećera, i zato su sve tablične vrednosti specifičnog obrtanja dobijene upravo na njemu.
Uređaji susedne skale: jedan hvata prelamanje zraka na strani prizme, drugi prosto meri poznatu zapreminu, i oba daju stepene Briks, to jest zbir svega rastvorenog. Bez njih polarizacija ostaje broj bez imenioca, jer se čistoća partije računa kao odnos jednog očitavanja prema drugom.
Jedini uređaj koji broji svaki šećer posebno: uzorak se razdvaja na koloni i dobijaju se odvojeni vrhovi saharoze, glukoze i fruktoze. Kod spornih partija i u laboratorijskoj arbitraži veruje se upravo njemu, dok polarizacija ostaje u trgovini zato što odgovara za minut i ne traži ni reagense ni kolonu.
05 · Pravila pisanja
Znak obrtanja teži više nego njegova veličina
Stepen skale piše se bez razmaka velikim latinskim slovom, a vrednost se odvaja razmakom. Kod specifičnog obrtanja znak je neizostavan, jer se bez njega ne zna na koju stranu se ravan obrće, a u oznaci se navode talasna dužina i temperatura: slovo D odgovara žutoj liniji natrijuma, a gornji indeks dvadeset stepeni Celzijusa. Stepeni šećerne skale ne smeju se izjednačiti sa stepenima Briks ni za čist rastvor: brojevi se mogu poklopiti, ali mere različito.
Drugi zapis izostavio je znak, a bez njega veličina gubi polovinu smisla: saharoza i fruktoza razlikuju se ne toliko brojem koliko smerom. Treći stavlja znak jednakosti između polarizacije i gustine, dok je poklapanje brojeva moguće samo kod čiste saharoze i ništa ne dokazuje. Četvrti govori o «šećeru» uopšte, iako polarimetar vidi samu saharozu, a invertni šećer broji sa suprotnim znakom i zato ga oduzima.
06 · Susedne jedinice
Najbliži rod jeste stepen Briks, kojim se isti uzorak čita preko gustine, i stepen Plato, sagrađen isto tako, samo za pivsku sladovinu. Obe skale odgovaraju na pitanje «koliko je ukupno rastvoreno», dok šećerna skala odgovara na pitanje «koliko je od toga saharoze», i zato se u fabrici uvek drže zajedno.
samo saharoza
sva suva materija
čistoća partije
Od listova Simetrijuma pored stoje stepen Brix i stepen Plato, skale areometra °Bé / °Tw / °API, gde se ista gustina čita na naftaški način, jačina alkohola, kuda šećer odlazi posle vrenja, i gustina u kg/m³ kao zajednički temelj svih ovih skala.
07 · Istorijski deo
Od obrtanja svetlosti do cene partije
Žan-Batist Bio otkrio je da ravan polarizacije obrću ne samo kristali nego i rastvori, i da veličina obrtanja raste sa koncentracijom. Hemijskog objašnjenja tada nije bilo, ali je odmah postalo jasno da optika ume da zaviri u materiju ne uništivši uzorak, a to se pokazalo važnijim od same teorije.
Karl Fencke dosetio se da uređaj podeli ne u uglovnim stepenima nego neposredno u procentima šećera, uzevši za sto obrtanje određene odmere. Onaj ko je radio nije od tada morao ni da računa ni da zna optiku: čitao je broj koji se mogao prepisati u tovarni list, a šećerana je dobila svoj prvi pravi merni uređaj.
Klerže je shvatio da promena znaka pri razlaganju saharoze nije prepreka nego oruđe: ako se uzorak izmeri pre inverzije i posle nje, razlika obrtanja zavisi jedino od saharoze, dok se sve ostalo u rastvoru poništava. Metod dvostruke polarizacije učinio je očitavanje pouzdanim odjednom, čak i za mutne fabričke sirupe.
Nacionalne skale razilazile su se vekovima u trećoj cifri, a Međunarodna komisija za jedinstvene metode šećerne analize svela ih je na jednu, vezavši stotinu za normalnu odmeru i za zelenu liniju žive. Otada se berzanski ugovor o sirovom šećeru piše u tim stepenima, a doplata za desetinu stepena znači isto u Londonu i u Sao Paulu.
Šećernu skalu čuva kvarc, a ne šećer
Reklo bi se da etalon takve skale treba da bude sama saharoza, no za tu ulogu ona nikako ne valja: saharoza vuče vodu iz vazduha, muti se od najmanje primese i razlaže se sama od sebe, a njen rastvor živi izbrojane dane. Kvarc pak obrće ravan polarizacije snagom sopstvene građe, čini to godinama nepromenjeno i ne traži ni odmeru ni bocu, i zato se saharimetri proveravaju kvarcnom pločicom atestiranom u stepenima iste skale.
Ispada, dakle, da je veličina nazvana po šećeru i smišljena za šećernu trgovinu vezana za mineral, za talasnu dužinu i za oblik cevi, dok se sam šećer u tom lancu pojavljuje tek na kraju, kada uređaj pogleda uzorak. Upravo takav sklop čini je dogovornom skalom, a ne prirodnom konstantom: ovde se ne obnavlja šećer nego saglasnost među uređajima, i zato ICUMSA ne prepisuje prirodu nego propis.
Katalog · merne jedinice
List za svaku veličinu
Sedam osnovnih jedinica SI, dvadeset dve izvedene sa sopstvenim imenom i veličine van sistema, bez kojih ne bi radila ni tehnika ni kalendar.