Refractometría, Polarimetría, Turbidimetría y Nefelometría Asignatura: Quimiometria e Instrumentación IIIC2011

Definición: Método de calcular el índice de refracción (una propiedad física fundamental de cualquier sustancia) de una muestra para, por ejemplo, conocer su composición o pureza. Los refractómetros son los instrumentos empleados para determinar este índice de refracción. A pesar de que los refractómetros son más eficaces para medir líquidos, también se emplean para medir sólidos y gases, como vidrios o gemas.

Usos Los refractómetros, usados para medir concentraciones en líquidos, suelen ofrecer una lectura de concentración en grados Brix. Para hallar la concentración del líquido a medir deberá realizarse la conversión desde la lectura BRIX del refractómetro multiplicando este valor por una constante específica o bien usando una tabla de correspondencia propia de la solución medida. Por definición, los grados Brix son una medida de densidad. Un grado Brix es la densidad que tiene, a 20° C, una solución de sacarosa al 1%.

El índice de refracción tiene muchas aplicaciones en el campo de la Química, como la identificación de productos, análisis cuantitativo de soluciones, determinación de la pureza de muestras, y son útiles para determinar momentos dipolares, estructuras moleculares y pesos moleculares aproximados.

Principios generales Cuando la luz pasa de un medio a otro (o del vacío a un medio material) ocurren varios fenómenos, de los cuales puede usarse cualquiera como base de medición del índice de refracción del medio. La velocidad de propagación cambia; cierta cantidad de luz se pierde por reflexión; si la luz incidente no es perpendicular a la superficie límite entre los dos medios, cambia la dirección de propagación y aparecen ciertos efectos de polarización y, por último, en determinados ángulos de incidencia (ángulo entre el rayo de luz y la normal a la superficie límite) puede ocurrir reflexión total. Como todos estos efectos varían con la longitud de onda de la luz, el índice de refracción es una función de la longitud de onda. La variación del índice de refracción con la longitud de onda se llama dispersión.

Tipos de refractometros utilizados Refractómetro de Pulfrich: El refractómetro de Pulfrich es útil para la medición del índice de refracción de muestras sólidas o líquidas. Con gran cuidado en el uso del instrumento y con los ajustes mejores posibles, se alcanza una precisión del orden de 1 x 10-4 en el índice de refracción. La diferencia del índice entre dos muestras cuyos índices difieren muy poco, se puede determinar con un error de ± 2 * 10-5.

Refractómetro de Abbe: Este refractómetro, basado también en el principio del ángulo límite, está ideado para realizar la operación con comodidad y rapidez. Requiere sólo cantidades muy pequeñas de la muestra y da una precisión del orden de ± 2 x l0-4.

Refractómetro de inmersión: El principio del refractómetro de inmersión es el mismo que el de los aparatos de Pulfrich y Abbe. Su nombre proviene de que el prisma de refracción está sujeto rígidamente al objetivo del anteojo y se sumerge en el líquido cuyo índice de refracción se mide. Se hace la lectura de la posición de la línea divisoria entre las porciones oscura y brillante del campo sobre una escala en el plano focal del anteojo mientras el prisma está sumergido en el líquido.' Las lecturas de la escala se transforman en los índices de refracción correspondientes mediante las tablas suministradas con el instrumento.

Refractómetro de ABBE digital para laboratorio

Refractómetro Marca: ABBE

Refractómetro de mano para grados Brix en Miel

Polarimetría Cuando un haz de luz, polarizada en un plano, atraviesa una disolución de una substancia con alguna molécula asimétrica, el plano es desviado a derecha o izquierda en un ángulo proporcional a la concentración. La rotación específica es una característica de las moléculas quirales. Es una propiedad aditiva que depende de al temperatura, de la longitud de onda de la radiación y de la concentración.

Polarimetría [ α] t λ = α/lc Siendo l la longitude la cubeta en dm y c la concentracion en g/mL . Con la determinación del poder rotatorio α se deduce la concentración del azúcar activo.

Turbidimetria La turbiedad es una expresión de la propiedad o efecto óptico causada por la dispersión e interferencia de los rayos luminosos que pasan a traves de una muestra de agua. Es la propiedad óptica de una suspensión que hace que la luz se remitida y no transmitida a través de la suspensión.

Aplicación La determinación de la turbiedad es de gran importancia en aguas para consumo humano y en una gran cantidad de industrias procesadoras de alimentos y bebidas. Los valores de turbiedad sirven para determinar el grado de tratamiento requerido por una fuente de agua cruda, su filtrabilidad, la efectividad de los procesos de coagulación, sedimentación y filtración, así como para determinar la potabilidad del agua.

Nefelometría Es el método más usado para la determinación de la turbiedad mediante un nefelómetro en UTN. Con este método se compara la intensidad de luz dispersada por la muestra con la intensidad dispersada, por una suspensión standard de referencia bajo las mismas condiciones de medida. Como suspension standard de referencia se usa una suspensión de un polímero de formacina.

Comparación entre Turbidimetria y Nefelometría Turbidimetría: Instrumentación diseñada para muestras de alta turbiedad Mediciones se realizan a través de la luz transmitida Tiene escasa sensibilidad

Comparación… Nefelometría: Mediciones se realizan a traves de la luz dispersa Es más sensible Instrumentación diseñada para muestras de baja turbiedad