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Rotación óptica, índice de refracción
Rotación óptica
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Mezcla racémica
Es la mezcla de isómeros ópticos, con 50% de levógiro y 50% de dextrógiro. (ópticamente inactiva)
+ = Mezcla Racémica
En un polarímetro fotoeléctrico , se hace una sola medición corregida por el blanco de disolvente.
En un polarímetro visual se saca el promedio de no menos de cinco determinaciones, corregidas por la lectura del mismo tubo con un blanco de disolvente.
La temperatura, que se aplica a la solución o al liquido de prueba, debe mantenerse con una aproximación de 0.5° del valor establecido.
Emplear la misma celda para la muestra y el blanco.
Mantener la misma orientación angular de la celda en cada lectura.
Colocar la celda de tal manera que la luz la atraviese en la misma dirección cada vez.
ROTACION ESPECIFICA
La rotación especifica, a menos que se especifique algo
diferente, se calcula con respecto a la sustancia seca cuando
se especifica perdida por secado en la monografía
correspondiente o con respecto a la sustancia anhidra cuando
se especifica agua.
La rotación óptica de las soluciones se debe determinar
dentro de los 30 minutos de hecha la preparación.
En el caso de sustancias que pueden sufrir racemización o
mutarotación, se deben tomar precauciones para estandarizar
el tiempo entre el agregado del soluto al disolvente y la
introducción de la solución al tubo del polarímetro
¿Qué es la mutarrotación?
La mutarrotación es el cambio espontáneo en la
rotación óptica de una solución fresca de un
estereoisómero puro. Esta es causada por la
epimerización o algún otro cambio estructural. Por
lo general, el valor de equilibrio de la rotación no es
cero.
POLARIMETRIA
Técnica instrumental que consiste en la determinación del poder rotatorio especifico de las sustancias opticamente activas.
polarímetro fotoeléctrico
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Aplicaciones de la polarímetria
Análisis cualitativo La rotación específica de un compuesto puro, proporciona una
constante física muy útil para fines de identificación, semejante al punto de fusión, ebullición o al índice de refracción. La actividad óptica es característica de muchas sustancias naturales como amino acidos, esteroides y carbohidratos.
Determinación estructural En esta aplicación, se mide el cambio de rotación óptica resultante
de una transformación química. Se utiliza para deducir información de un compuesto desconocido
Análisis cuantitativo Las mediciones polarimétricas se adaptan fácilmente al análisis de
compuestos ópticamente activos. Se emplean curvas de calibración experimentales que relacionan la rotación óptica con la concentración. Estas curvas pueden ser lineales, parabólicas o hiperbólicas
Método instrumental basado en el fenómeno de la refracción.
El fenómeno de la refracción se define como el cambio de velocidad
que experimenta la radiación electromagnética al pasar de un medio a
otro de diferente densidad.
Refractometría
índice de refracción
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Cada medio, cada material posee un índice de refracción característico (n) que mide la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en la sustancia. Se calcula mediante la siguiente fórmula:
n =
c0 ------
v
n : índice de refracción del medio en cuestión co : velocidad de la luz en el vacío (3x108 m/s) v : velocidad de la luz en el medio en cuestión
Se puede relacionar el índice de refracción de dos medios con el ángulo de incidencia en los mismos mediante la ley de Snell o ley de la refracción:
q1: ángulo entre el haz incidente y la normal (perpendicular) a la superficie q2: ángulo entre el haz refractado y la normal a la superficie El ángulo de incidencia q1 es igual al ángulo de reflexión q1'
n1 . sen q1n2 . sen q2
TEMPERATURA EN LAS MEDICIONES DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN
La temperatura es un parámetro de influencia en las
mediciones de índice de refracción, ya que en la mayoría de
los líquidos éste disminuye aproximadamente 0,00045 al
aumentar 1 ºC, mientras que en los sólidos disminuye
únicamente 0,00001 por cada 1 ºC; el agua disminuye
0,00010 por cada 1 ºC.
En general la disminución del índice de refracción con el
aumento de temperatura se debe a la disminución de la
densidad y constante dieléctrica del medio.
Dado que la velocidad de la luz en cualquier medio es siempre menor que en el vacío, el índice de refracción será un número siempre mayor que 1. En el vacío: n=1 , en otro medio: n>1
Este índice de refracción
depende de
Temperatura Presión Longitud de onda(l)(DISPERSIÓN)Concentración especies ( si se trata de una mezcla)
Refractometros
Los fabricantes de refractómetros
emplean principalmente dos
sistemas de medición:
sistema transparente, para
refractómetros tipo ABBE y
sistema de reflexión para
refractómetros digitales
sistema transparente, para refractómetros tipo
ABBE
sistema de reflexión para refractómetros digitales
Materiales de Referencia
Los materiales de referencia que se utilizan para la calibración de
refractómetros son:
Cristales de vidrio (silicio)
Tienen valores específicos de índice de refracción, su intervalo es
de n = 1,4 a n = 1,7. Estos son: FK3, SF-15, F-5, BK-7 y F-5.
•Soluciones de líquidos orgánicos
Tienen valores específicos de índice de refracción; su intervalo
es
de n =1,3 a n = 1,5.
Estos son: Aceite mineral, alcohol isobutílico, etanol
absoluto, ciclohexano y soluciones de fructuosa y o glucosa.
Ambos tipos de materiales de referencia se deben
seleccionar según el intervalo de medición del
refractómetro a calibrar.
Es importante mencionar el uso de agua destilada como
material de referencia antes de efectuar mediciones en el
refractómetro, realizando un ajuste usual o verificación a
20 ºC y confirmar los valores de:
Índice de refracción (n) 1,33299 Fracción masa, % masa (% Brix) 0 %
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
Usos analíticos del índice de refracción
Una aplicación obvia del índice de refracción es identificar líquidos.
El índice de refracción es un dato importante al establecer la identidad de compuestos orgánicos puros.
Idénticos valores de n para una sustancia desconocida y un compuesto conocido no son prueba suficiente para establecer la identidad de las dos, es al menos una condición necesaria si ambas sustancias son la misma.
La mejor forma de realizar tal comparación es medir el índice de refracción de ambas muestras con el mismo instrumental y al mismo tiempo, con lo que se eliminan las diferencias causadas por variaciones de la temperatura y de la longitud de onda.
Si no se dispone de un patrón autentico, hay que compararlo con un valor aportado por los textos de la materia, por ejemplo, los índices de la tabla.
Parecido uso de las medidas del índice de refracción es su aplicación como criterios de pureza.
Monografías para muchos líquidos, de la USP y el NF, especifican los rangos dentro de los cuales se ha de mantener el índice de refracción de una muestra para que esté de acuerdo con los requerimientos oficiales.
Estas especificaciones son una ayuda en la detección de adulteraciones de mezclas complejas, tales como aceites esenciales.
A veces, se puede proceder por refractometria al análisis cuantitativo de soluciones.
El índice de refracción de una solución no será, en general, el mismo que el del disolvente puro.
Si se prepara en primer lugar, una curva de trabajo de n en función de la concentración, con soluciones de composición conocida, será posible analizar una solución problema. Para ello se mide su índice de refracción y se busca su concentración a partir de la curva. Este método es particularmente estimable para el análisis de mezclas de dos líquidos miscibles
