UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA AMAZONIA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE AGROINDUSTRIAS ANALISIS POR INSTRUMENTACION Refractometría

Método óptico instrumental de análisis que sirve para determinar la velocidad de propagación de la luz en un medio/compuesto/substancia/cuerpo, la cual se relaciona directamente con la densidad de este medio/compuesto/substancia/cuerpo. Para emplear este principio se utiliza la refracción de la luz, ((la cual es una propiedad física fundamental de cualquier sustancia), y la escala de medición de este principio se llama índice de refracción. Los refractómetros son los instrumentos que emplean este principio de refracción ya sea el de refracción, (empleando varios prismas), o el de ángulo critico, (empleando solo un prisma), y su escala primaria de medición es el índice de refracción, a partir de la cual se construyen las diferentes escalas específicas, Brix (azúcar), Densidad Específica, % sal, etc.

El Método sirve para 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.

Principio de refracción La luz se mueve a diferentes velocidades en diferentes materiales. Si un rayo de luz con una longitud de onda definida en un ángulo fijo cruza un superficie límite entre dos materiales diferentes el ángulo del rayo cambiará de acuerdo con el índice de refracción de los medios el uno con el otro. En condiciones constantes con características de material conocidas se puede determinar el índice de refracción de un segundo medio desconocido mientras el ángulo de refracción y el índice de refracción del material conocido. Para esta determinación se emplea la ley de Snell: n1 * (sen(angulo1)) = n2 * (sen(angulo2)), donde: n1 = índice de refracción del medio 1, angulo1 = ángulo de incidencia de la luz al medio 1, n2 = índice de refracción del medio 2, angulo2 = ángulo de incidencia de la luz al medio 2.

Índice de refracción (η) de un medio Llamado también densidad óptica del medio, es un numero que esta relacionado con la rapidez de la luz de un medio dado. Este numero depende del estado físico dl medio temperatura, densidad, tensiones elásticas etc). Depende también del comportamiento de la propia luz. (ηrojo < η verde < η violeta) Este número se obtiene: Donde: Vmedio = velocidad de la luz en el medio transparente c = Velocidad de la luz en el vacío o aire

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.

Ley de Snell El índice de refracción del medio en el cual se propaga el rayo incidente, multiplicado por el seno del ángulo de incidencia es igual al índice de refracción del medio en el cual se propaga el rayo refractado, multiplicado por el seno del ángulo de refracción. Si el rayo va de un medio a otro de menor índice de refracción ( η1 > η2 ) el ángulo de refracción es mayor que el de incidencia ( Ŕ >i) el rayo se aleja de la normal

El refractómetro El refractómetro es un aparato óptico muy delicado y por tanto habrá que tomar algunas precauciones a la hora de manejarlo. Cuando se deposita la muestra sobre el prisma de refracción hay que tener cuidado de no rayarlo. Para ello, conviene utilizar una pipeta de plástico. Si no se dispone de una, y se utiliza una de vidrio, hay que evitar todo contacto entre ésta y el prisma. Antes de comenzar, el refractómetro debe estar limpio y calibrado. La muestra se deposita sobre el prisma de refracción de manera que forme una película uniforme y sin burbujas de aire. Se cierra, asegurándolo, con el mando de cierre. Con el mando de ajuste de la dispersión, hay que conseguir que se vea una línea de horizonte completamente nítida.

Con el mando de enfoque, situar la línea horizonte en el centro de la cruz de ajuste. En ese momento, se efectúa la lectura. Entre lectura y lectura, se limpiará, tanto el prisma de refracción como el de incidencia, primero con agua y después con una mezcla de alcohol-acetona, utilizando un algodón o paño adecuado. Cuando se termine de trabajar, se guardará con una tira de papel de filtro colocada entre ambos prismas.

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%.

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. El refractómetro de Abbe tiene dos escalas: la superior, que mide directamente la concentración de azúcar (sacarosa) en % (grados Brix), y la inferior, que mide índices de refracción.

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

Grados Brix Los grados Brix (símbolo °Bx) sirven para determinar el cociente total de sacarosa o sal disuelta en un líquido, es la concentración de sólidos- solubles Una solución de 25 °Bx contiene 25 g de azúcar (sacarosa) por 100 g de líquido. Dicho de otro modo, en 100 g de solución hay 25 g de sacarosa y 75 g de agua. Los grados Brix se cuantifican con un sacarímetro -que mide la densidad (o gravedad específica) de líquidos- o, más fácilmente, con un refractómetro.

La medida de una sustancia soluble seca en una líquida lo que arroja un valor aproximado del contenido de azúcar, se expresa en “grado brix“ (° Brix). A través de esta medida se puede obtener indirectamente un valor objetivo del grado de madurez de la fruta. Ya existen algunas normas de comercialización de la UE (p.ej. para kiwis y melones) que establecen que las frutas deben estar “lo suficientemente maduras“, lo que, según las normas, significa que deben presentar determinados valores Brix. La unidad de medida ha sido nombrada por Adolf F. Brix, un científico del siglo 19, que en 1870 desarrolló este tipo de calibración a fin de definir el contenido de azúcar de líquidos.

Revisar leyes de la Refracción La luz y la óptica