Tema polarimetria. RotacióN Óptica y dicroísmo circular
Existen muchas sustancias que provocan la rotación (de forma característica del plano de una radiación polarizada. Se dice entonces, que estas sustancias son ópticamente activas y que poseen poder óptico rotatorio.
Se caracterizan por su asimetría molecular cristalina. El ángulo de rotación del plano de la radiación polarizada varía de un compuesto activo a otro.
Para uno compuesto dado, el ángulo de rotación, α, depende del número de moléculas que atraviesan la radiación o en el caso de disoluciones la concentración y la longitud del recipiente (ℓ). La rotación es también función de la longitud de onda (λ) y de la temperatura (T).
ROTACIÓN ÓPTICA:
La polimetría consiste en la medida de la actividad óptica a una sola λ, (generalmente 589.3 nm, línea D de la lámpara de Na). Mientras que la espectropolarimetría se basa en medir la actividad óptica en función de la λ, dando un espectro.
La variación de la rotación óptica con la λ se conoce como Dispersión Óptica Rotatoria (DOR), es un proceso de dispersión (α frente λ).
El Dicroísmo Circulas (DC), es un proceso de absorción, está muy relacuinado con la dispersión rotatoria y proporciona el mismo tipo de información estructural. (Dibujo del guión de prácticas).
La radiación polarizada en un plano se puede desdoblar en dos componentes polarizados circularmente en sentidos opuestos.
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ASPECTOS TEÓRICOS DE LA ROTACIÓN Y DICROÍSMO CIRCULAR
Se han observado teorías moleculares complejas que explican los hechos observados y existen reglas empíricas de utilidad en la precisión e interpretación de los espectros de DOR y DC.
Comparación entre absorción, dispersión dicroísmo circular y dispersión rotatoria.
ABSORCIÓN-DISPERSIÓN
Si no hay absorción, el valor del índice de refracción es igual a ℓ. Lo que significa que a esta λ, el proceso de absorción no ejerce efecto sobre el índice de refracción.
Se han desarrollado ecuaciones que relacionan cualitativamente (para una determinada sustancia), la absorbancia (A) con el índice de refracción (n) en funciones de λ. La información que suministra la absorción y la dispersión sobre la estructura es equivalente.
Desde el punto de vista experimental, son más sencillas y exactas las medidas de absorción que las de índices de refracción. Las dos técnicas son complementarias y por ejemplo, en un compuesto saturado que no puede analizarse ni en la región visible, ni en el UV, puede estudiarse a partir de medidas de n en ambas regiones.
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DISPERSIÓN ÓPTICA-DICROÍSMO CIRCULAR
Las medidas de absorción y de dispersión se llevan a cabo con luz no polarizada. En cambio en las medidas de DC y DOR se requiere el uno de la luz polarizada.
La luz polarizada en un plano puede descomponerse en dos componentes circulares.
Si E es la magnitud de un vector de campo eléctrico que oscila sinusoidalmente a lo largo de una dirección en el espacio (luz polarizada en un plano), ER y EL son los dos vectores rotatorios en los que se puede descomponer E.
Por lo que, la luz polarizada en un plano es equivalente a la suma de dos vectores de la misma magnitud ER y EL que giran a la misma frecuencia, uno en el sentido de las agujas del reloj, oreo en sentido contrario, de forma que los ángulos (w = w´) que forman con el vector resultante E son siempre iguales.
Cuando un haz de luz polarizada en un plano atraviesa un material ópticamente activo, los vectores ER y EL pueden girar a velocidades distintas en un momento dado y formar ángulos (w ≠ w´) con el plano original.
En la figura se representa el caso en el que el componente polarizado circularmente hacia la derecha ER, se transmite con mayor velocidad que el polarizado circularmente hacia la izquierda EL (w ˃ w´) de manera que el vector resultante E sigue estando polarizado en un plano, pero el de polarización ha experimentado una rotación según un ángulo α.
Las sustancias que transmiten la luz polarizada circularmente hacia la derecha ER con mayor velocidad que la polarizada hacia la izquierda EL , son dextrógiras y se les asigna un +α (positivo), y viceversa. Cuando el ángulo formado entre la luz polarizada en el plano y el plano es negativo (w < W´) se dice que la sustancia es levógira, -α.
Puesto que la velocidad con que la luz atraviesa un medio material es función de su índice de refracción, n, es evidente que la condición necesaria para que una sustancia sea ópticamente activa es que tenga derecha y hacia la izquierda (nR y nL respectivamente).
Así el ángulo de rotación α viene dado por:
Donde:
: ángulo de rotación (rad/ unidades de longitud, unidades de 
: longitud de onda de radiación incidente
: longitud de la cubeta
: índice de refracción, para luz polarizada a la izquierda
: índice de refracción, para luz polarizada a la derecha
: 3.1416
RESUMEN
Sustancia ópticamente activa:
dextrógira (+α)
levógira (-α)
A partir del ángulo de rotación α, puede definirse la rotación específica [α] (en unidades de grados, dm-1, y por unidad de concentración).
Rotación específica (grados/(g=ml).dm)
Siendo C la concentración en g. ml-1
En medida de DOR suele introducirse la rotación molar (
que se define como:
Rotación Molar
Siendo M el peso molecular.
La rotación molar es la magnitud más adecuada para compara la actividad de distintas sustancias (referida al mol).
La birrefrigerancia circular (nL – nR), ha de ser no nula para todas las sustancias ópticamente activas.
GRAFICO
DICROÍSMO CIRCULAR (DC)
Cuando un haz de luz polarizada en un plano de longitud adecuada, atraviesa un medio ópticamente activo, los dos componentes EL y ER pueden no solo girar a velocidades distintas (nL – nR) sino ser además desigualmente absorbidos por el medio.
Así, en la región del espectro en que aparecen bandas ópticamente activas, la longitud del vector ER ya no será igual EL y la resultante E ya no oscilará a lo largo de una circunferencia.
En la figura se representa una sustancia dextrógira que absorbe más el haz polarizado circularmente hacia la derecha ER, que el polarizado hacia la izquierda EL.
En este caso el extremo del vector E describirá una elipse y se dice que la luz está polarizada elípticamente y que la sustancia presenta dicroísmo circular.
No solo es característico el ángulo α sino que lo es también el ángulo
(theta) que es la tangente del ángulo de elipticidad, theta, como:
Ecuación Fundamental DC
Siendo, EL y ER absortividades de los rayos polarizados circularmente hacia la izquierda y hacia la derecha.
Por analogía con la rotación óptica específica, [α], se puede definir la elipticidad específica, [θ] como:
Elipticidad específica
(θ, es el ángulo entre el eje mayor y un vector de la intersección de las dos tangentes.)
Siendo: θ → ángulo, en grados.
ℓ → paso óptico, dm
C → concentración, g.ml-1 de disolución
De maneara similar, la elipticidad molar [Ѱ], viene dada por:
Elipticidad molar
Mientras que el ángulo de rotación α, puede medirse directamente con u polarímetro, el ángulo de elipticidad, θ, solo puede determinarse indirectamente midiendo la absorción con la luz polarizada circularmente a la derecha y a la izquierda, posteriormente calculamos su diferencia.
La mayor parte de los instrumentos de DC, usan una fuente fe tensión alterna que transforma la luz polarizada en un plano, en luz polarizada circularmente a la derecha durante medio ciclo a la izquierda durante el otro medio.
El sistema electrónico detecta la diferencia de absorción durante los dos medios ciclos y registra una señal que es una medida directa de DC.
CLASIFICACIÓN DE LAS CURVAS DE DOR Y DC
CURVAS DE DISPERSIÓN ROTATORIA, DOR
Las curvas de DOR, pueden clasificarse en dos tipos de curvas: curvas suaves y curvas de efectos Cotton.
Cuando el pico aparece a una longitud de onda más larga que la del pozo, entonces c.e.c es positiva, y cuando el pozo aparece a una longitud de onda más larga que la de pico, c.e.c es negativa.
A la distancia vertical entre el pico u el pozo se le llama amplitud, a, (característica importante de la sustancia estudiada) (se expresa en cientos de grados, suma de positivo más negativo).
La distancia horizontal entre pico y pozo se llama anchura de la curva b. el punto λ0, con rotación molecular cero, se corresponde a la longitud de onda del máximo de absorción en la zona visible o UV.
GRAFICOS
INSTRUMENTACIÓN EN POLARIMETRÍA
ESPECTRO POLARÍMETRO
Componentes básicos de un polarímetro:
La intensidad de la luz que llega al detector varía al hacer girar el analizador, u es mínima (prácticamente cero), cuando el plano de transmisión del analizador y el plano de polarización de la luz incidente forman un ángulo de 900.
Primero se determina el cero del polarímetro con sustancias ópticamente inactivas (disolvente), y después se observa el material a estudiar.
La actividad óptica de la disolución se determina haciendo girar el anañlizador hasta conseguir la extinción de la luz midiendo el ángulo de rotación. Los mismos principios son válidos para el espectro polarímetro con registro automático.
ESPECTOFOTÓMETRO DE DC
La medida del DC de una sustancia ópticamente activa se basa en la diferenciación entre sus coeficientes de absorción (ER y EL) al ser irradiada con luz polarizada circular de derecha a izquierda.
Para obtener luz polarizada circularmente, se hace pasar a través de un dispositivo que le separe en sus dos componentes polarizados.
FOTo
APLICACIONES DE LA POLARÍMETRIA (DC Y DOR)
Las técnicas DC y DOR son dos manifestaciones de una misma propiedad de las moléculas(su actividad óptica). En la práctica unas de las medidas suelen ser más convenientes que otras.
La decisión de establecer cuál de las dos técnicas es más adecuada, se justifica en si la molécula posee o no grupos cromóforos ópticamente activos que absorben a una longitud de onda accesible para el instrumento de que se dispone.
Existen razones para decidirnos por una técnica u otra:
de mezclas ópticamente activas.
Entre los compuestos con actividad óptica importante se pueden contemplar aminoácidos (aa), proteínas y polipéptidos.
Se caracterizan por su asimetría molecular cristalina. El ángulo de rotación del plano de la radiación polarizada varía de un compuesto activo a otro.
Para uno compuesto dado, el ángulo de rotación, α, depende del número de moléculas que atraviesan la radiación o en el caso de disoluciones la concentración y la longitud del recipiente (ℓ). La rotación es también función de la longitud de onda (λ) y de la temperatura (T).
ROTACIÓN ÓPTICA:
La polimetría consiste en la medida de la actividad óptica a una sola λ, (generalmente 589.3 nm, línea D de la lámpara de Na). Mientras que la espectropolarimetría se basa en medir la actividad óptica en función de la λ, dando un espectro.
La variación de la rotación óptica con la λ se conoce como Dispersión Óptica Rotatoria (DOR), es un proceso de dispersión (α frente λ).
El Dicroísmo Circulas (DC), es un proceso de absorción, está muy relacuinado con la dispersión rotatoria y proporciona el mismo tipo de información estructural. (Dibujo del guión de prácticas).
La radiación polarizada en un plano se puede desdoblar en dos componentes polarizados circularmente en sentidos opuestos.
Si los índices de refracción (n) del medio son diferentes APRA, los dos componentes se observará la rotación del plano de polarización. Esto es, la rotación óptica en la que se basa la DOR.
El dicroísmo circular se observa, en cambio, cuando la absorción de la luz polarizada circularmente hacia la derecha (→), es diferente a la de la luz polarizada circularmente hacia la izquierda (←) (AR ≠ AL).
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ASPECTOS TEÓRICOS DE LA ROTACIÓN Y DICROÍSMO CIRCULAR
Se han observado teorías moleculares complejas que explican los hechos observados y existen reglas empíricas de utilidad en la precisión e interpretación de los espectros de DOR y DC.
Comparación entre absorción, dispersión dicroísmo circular y dispersión rotatoria.
ABSORCIÓN-DISPERSIÓN
Si no hay absorción, el valor del índice de refracción es igual a ℓ. Lo que significa que a esta λ, el proceso de absorción no ejerce efecto sobre el índice de refracción.
Se han desarrollado ecuaciones que relacionan cualitativamente (para una determinada sustancia), la absorbancia (A) con el índice de refracción (n) en funciones de λ. La información que suministra la absorción y la dispersión sobre la estructura es equivalente.
Desde el punto de vista experimental, son más sencillas y exactas las medidas de absorción que las de índices de refracción. Las dos técnicas son complementarias y por ejemplo, en un compuesto saturado que no puede analizarse ni en la región visible, ni en el UV, puede estudiarse a partir de medidas de n en ambas regiones.
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DISPERSIÓN ÓPTICA-DICROÍSMO CIRCULAR
Las medidas de absorción y de dispersión se llevan a cabo con luz no polarizada. En cambio en las medidas de DC y DOR se requiere el uno de la luz polarizada.
LUZ POLARIZADA EN UN PLANO Y POLARIZADA CIRCURLARMENTE
La luz polarizada en un plano puede descomponerse en dos componentes circulares.
Si E es la magnitud de un vector de campo eléctrico que oscila sinusoidalmente a lo largo de una dirección en el espacio (luz polarizada en un plano), ER y EL son los dos vectores rotatorios en los que se puede descomponer E.
Por lo que, la luz polarizada en un plano es equivalente a la suma de dos vectores de la misma magnitud ER y EL que giran a la misma frecuencia, uno en el sentido de las agujas del reloj, oreo en sentido contrario, de forma que los ángulos (w = w´) que forman con el vector resultante E son siempre iguales.
Dispersión óptica rotatoria, DOR (proceso de dispersión):
Cuando un haz de luz polarizada en un plano atraviesa un material ópticamente activo, los vectores ER y EL pueden girar a velocidades distintas en un momento dado y formar ángulos (w ≠ w´) con el plano original.
En la figura se representa el caso en el que el componente polarizado circularmente hacia la derecha ER, se transmite con mayor velocidad que el polarizado circularmente hacia la izquierda EL (w ˃ w´) de manera que el vector resultante E sigue estando polarizado en un plano, pero el de polarización ha experimentado una rotación según un ángulo α.
Las sustancias que transmiten la luz polarizada circularmente hacia la derecha ER con mayor velocidad que la polarizada hacia la izquierda EL , son dextrógiras y se les asigna un +α (positivo), y viceversa. Cuando el ángulo formado entre la luz polarizada en el plano y el plano es negativo (w < W´) se dice que la sustancia es levógira, -α.
Puesto que la velocidad con que la luz atraviesa un medio material es función de su índice de refracción, n, es evidente que la condición necesaria para que una sustancia sea ópticamente activa es que tenga derecha y hacia la izquierda (nR y nL respectivamente).
Así el ángulo de rotación α viene dado por:
Donde:
: ángulo de rotación (rad/ unidades de longitud, unidades de : longitud de onda de radiación incidente: longitud de la cubeta: índice de refracción, para luz polarizada a la izquierda: índice de refracción, para luz polarizada a la derecha: 3.1416RESUMEN
Sustancia ópticamente activa:
dextrógira (+α)levógira (-α)A partir del ángulo de rotación α, puede definirse la rotación específica [α] (en unidades de grados, dm-1, y por unidad de concentración).
Rotación específica (grados/(g=ml).dm)
Siendo C la concentración en g. ml-1
En medida de DOR suele introducirse la rotación molar (
que se define como:Rotación Molar
Siendo M el peso molecular.
La rotación molar es la magnitud más adecuada para compara la actividad de distintas sustancias (referida al mol).
La birrefrigerancia circular (nL – nR), ha de ser no nula para todas las sustancias ópticamente activas.
GRAFICO
DICROÍSMO CIRCULAR (DC)
Cuando un haz de luz polarizada en un plano de longitud adecuada, atraviesa un medio ópticamente activo, los dos componentes EL y ER pueden no solo girar a velocidades distintas (nL – nR) sino ser además desigualmente absorbidos por el medio.
Así, en la región del espectro en que aparecen bandas ópticamente activas, la longitud del vector ER ya no será igual EL y la resultante E ya no oscilará a lo largo de una circunferencia.
En la figura se representa una sustancia dextrógira que absorbe más el haz polarizado circularmente hacia la derecha ER, que el polarizado hacia la izquierda EL.
En este caso el extremo del vector E describirá una elipse y se dice que la luz está polarizada elípticamente y que la sustancia presenta dicroísmo circular.
No solo es característico el ángulo α sino que lo es también el ángulo
(theta) que es la tangente del ángulo de elipticidad, theta, como: Ecuación Fundamental DCSiendo, EL y ER absortividades de los rayos polarizados circularmente hacia la izquierda y hacia la derecha.
Por analogía con la rotación óptica específica, [α], se puede definir la elipticidad específica, [θ] como:
Elipticidad específica(θ, es el ángulo entre el eje mayor y un vector de la intersección de las dos tangentes.)
Siendo: θ → ángulo, en grados.
ℓ → paso óptico, dm
C → concentración, g.ml-1 de disolución
De maneara similar, la elipticidad molar [Ѱ], viene dada por:
Elipticidad molarMientras que el ángulo de rotación α, puede medirse directamente con u polarímetro, el ángulo de elipticidad, θ, solo puede determinarse indirectamente midiendo la absorción con la luz polarizada circularmente a la derecha y a la izquierda, posteriormente calculamos su diferencia.
La mayor parte de los instrumentos de DC, usan una fuente fe tensión alterna que transforma la luz polarizada en un plano, en luz polarizada circularmente a la derecha durante medio ciclo a la izquierda durante el otro medio.
El sistema electrónico detecta la diferencia de absorción durante los dos medios ciclos y registra una señal que es una medida directa de DC.
CLASIFICACIÓN DE LAS CURVAS DE DOR Y DC
CURVAS DE DISPERSIÓN ROTATORIA, DOR
Las curvas de DOR, pueden clasificarse en dos tipos de curvas: curvas suaves y curvas de efectos Cotton.
Las curvas suaves: Las presentan aquellos compuestos que no absorben en la región de la longitud de onda estudiada. Estas curvas pueden subdividirse en positivas y negativas, según su rotación se haga más positiva o más negativa al disminuir la longitud de onda.
Las curvas de efecto Cotton (físico francés, 18959: Se observan al realizar medidas de DOR a longitud de onda próximas a una banda de absorción. El máximo y el mínimo de una curva de efecto punto de llama “pico, pozo”, respectivamente, o en extremos de la curva.
Cuando el pico aparece a una longitud de onda más larga que la del pozo, entonces c.e.c es positiva, y cuando el pozo aparece a una longitud de onda más larga que la de pico, c.e.c es negativa.
A la distancia vertical entre el pico u el pozo se le llama amplitud, a, (característica importante de la sustancia estudiada) (se expresa en cientos de grados, suma de positivo más negativo).
La distancia horizontal entre pico y pozo se llama anchura de la curva b. el punto λ0, con rotación molecular cero, se corresponde a la longitud de onda del máximo de absorción en la zona visible o UV.
GRAFICOS
INSTRUMENTACIÓN EN POLARIMETRÍA
ESPECTRO POLARÍMETRO
Componentes básicos de un polarímetro:
La radiación procedente de una luz monocromática.
Polarizador, que convierte el haz de luz en una luz polarizada en un plano, es decir, vibra en un solo plano cuya orientación está determinada por el polarizador (el polarizador suele ser material birrefrigerante, como el cuarzo o calcita).
La cubeta de muestra, donde se presenta la sustancia.
Analizador, es un prisma similar al polarizador o al detector, al ojo humano, polímetro sencillo.
La intensidad de la luz que llega al detector varía al hacer girar el analizador, u es mínima (prácticamente cero), cuando el plano de transmisión del analizador y el plano de polarización de la luz incidente forman un ángulo de 900.
Primero se determina el cero del polarímetro con sustancias ópticamente inactivas (disolvente), y después se observa el material a estudiar.
La actividad óptica de la disolución se determina haciendo girar el anañlizador hasta conseguir la extinción de la luz midiendo el ángulo de rotación. Los mismos principios son válidos para el espectro polarímetro con registro automático.
ESPECTOFOTÓMETRO DE DC
La medida del DC de una sustancia ópticamente activa se basa en la diferenciación entre sus coeficientes de absorción (ER y EL) al ser irradiada con luz polarizada circular de derecha a izquierda.
Para obtener luz polarizada circularmente, se hace pasar a través de un dispositivo que le separe en sus dos componentes polarizados.
FOTo
APLICACIONES DE LA POLARÍMETRIA (DC Y DOR)
Las técnicas DC y DOR son dos manifestaciones de una misma propiedad de las moléculas(su actividad óptica). En la práctica unas de las medidas suelen ser más convenientes que otras.
La decisión de establecer cuál de las dos técnicas es más adecuada, se justifica en si la molécula posee o no grupos cromóforos ópticamente activos que absorben a una longitud de onda accesible para el instrumento de que se dispone.
Existen razones para decidirnos por una técnica u otra:
Las medidas de DC tienden a ser más específicas para un determinado cromóforo y además aportan más información. Las medidas DOR están influidas por todos los cromóforos.
Las curvas DC pueden analizarse con más facilidad, cuando existen múltiples transiciones. Además presentan mayor resolución y es posible asignar cromóforos a los distintos picos.
Las curvas DC presentan mayor especificidad y resolución en el análisis cuantitativo
de mezclas ópticamente activas.
Cuando se estudian moléculas que no absorben en la región de longitud de onda accesible, el DC no tiene aplicaciones, mientras que la DOR puede proporcionar información útil.
Entre los compuestos con actividad óptica importante se pueden contemplar aminoácidos (aa), proteínas y polipéptidos.
| Polarimetría La polarimetría es una técnica que se basa en la medición de la rotación óptica producida sobre un haz de luz polarizada al pasar por una sustancia ópticamente activa. La actividad óptica rotatoria de una sustancia, tiene su origen en la asimetría estructural de las moléculas. Es una técnica no destructiva consistente en medir la actividad (rotación) óptica de compuestos tanto orgánicos como inorgánicos. Un compuesto es considerado ópticamente activo si la luz linealmente polarizada sufre una rotación cuando pasa a través de una muestra de dicho compuesto. La rotación óptica viene determinada por la estructura molecular y la concentración de moléculas quirales. Cada sustancia ópticamente activa tiene su propia rotación específica, determinada por la siguiente ecuación [α](t,λ) =α(t,λ) / cI Dónde: [α] =Rotación específica a una determinada longitud de onda, α =rotación óptica, c = concentración, I = paso óptico a través de la muestra, t = temperatura,λ = longitud de onda Los componentes básicos del polarímetro son:
  Principios de la polarimetría
La luz polarizada es aquella que ha pasado a través de un “polarizador”, que fuerza ondas electromagnéticas aleatorizadas hacia un plano. Cuando esta luz polarizada en un plano pasa a través de una sustancia ópticamente activa (por ejemplo, una solución de una sustancia química ópticamente activa), el PLANO de polarización se gira en una cantidad que es característica de la sustancia examinada. Los polarímetros detectan la posición del PLANO y la comparan con su posición original siendo la diferencia la rotación, que se expresa normalmente en grados angulares (ºA). En la industria del azúcar, la rotación se expresa sobre una escala diferente, llamada Escala Internacional del Azúcar (ISS en sus siglas inglesas), que se denota como ºZ. Los polarímetros que se han diseñado específicamente para la industria del azúcar se conocen como sacarímetros.
Sólo ciertas sustancias químicas tienen actividad óptica Un ejemplo de una molécula ópticamente activa es un azúcar, que para ser analizada tendrá que disolverse en el solvente adecuado. El agua y otros disolventes comunes que son ópticamente activos pueden causar la rotación y, por lo tanto, la sustancia química ópticamente activa (por ejemplo, el azúcar en el agua) no es la que causa rotación, si no el disolvente.
La rotación es una función lineal de la concentración tanto de la sustancia examinada como de la longitud de la vía de la solución (= longitud del tubo). Por lo tanto, al duplicar la concentración se duplicará la rotación angular; al duplicar la longitud del tubo también se duplicará la rotación. Las mediciones de la rotación óptica pueden emplearse para determinar la concentración y/o la pureza de una sustancia, o simplemente para detectar la presencia de una sustancia química ópticamente activa en una mezcla. La rotación específica de una sustancia es simplemente una rotación angular obtenida en condiciones de medición estándar: concentración, longitud del tubo, temperatura y longitud de onda. La mayoría de las rotaciones específicas tiene como referencia la longitud de onda del sodio, de 589 nm. La rotación específica es una característica única de una sustancia química y, desde luego, puede ser cualquier ángulo; a menudo tiene una magnitud superior a ± 90°.
La longitud de onda del sodio, de 589 nm, es la fuente luminosa más común utilizada en la polarimetría. Otra fuente popular es el mercurio, con una longitud de onda de 546 nm; y actualmente existe un mayor interés por la longitud de onda del infrarrojo cercano, de 880 nm, debido a su capacidad para penetrar las muestras que absorben muestras oscuras y con colores intensos que absorben luz.
Los polarímetros sólo pueden detectar la posición del PLANO de luz antes de entrar en la muestra y después de transmitirla a través de la muestra. La diferencia angular (= rotación) puede proporcionar un resultado ambiguo porque una rotación positiva, por ejemplo, de 110°, es la misma posición del PLANO que una rotación negativa de -70. Por lo tanto, una muestra con una rotación de +110° mostrará -70° en el intervalo de grados predeterminado El instrumento no puede decidir por sí solo cuántas veces el plano ha pasado por la posición de referencia de 180º a lo largo de la longitud de la vía de la muestra. Depende del usuario conocer el intervalo (segmento angular) en el que se situará el resultado preparar el experimento para establecer la rotación absoluta. Por esta razón, con polarímetros digitales automáticos, el usuario debe seleccionar el intervalo angular de medición, conociendo (aproximadamente) dónde se situará la lectura. En el caso de rotaciones angulares grandes (magnitud superior a ±90°), es habitual que el usuario varíe sistemáticamente la concentración (o longitud del tubo) y mida las rotaciones correspondientes. De esta manera, es posible determinar la diferencia entre una rotación de +270º y +90º. Desde luego, con los polarímetros manuales o semiautomáticos, es posible visualizar el círculo completo de ±180°. El resultado continúa siendo ambiguo, pero el usuario puede seleccionar uno de los dos puntos de la escala circular o tambor rotatorio, lo que resulte adecuado. El instrumento no decide cuál es la posición correcta; es el usuario quien lo hace. Con polarímetros completamente automáticos, es habitual proporcionar una visualización de ±90°. Luego, el usuario debe decidir si continúa experimentando con concentraciones o longitudes del tubo para investigar la magnitud de la rotación. Así pues, cuando se visualiza una lectura de 45º, puede que el usuario deba añadir 180º, sabiendo que la rotación absoluta es de 225º (en este caso, una dilución del quíntuplo continuará dando una lectura de 45º)2. APLICACIONES
TECNICA DEL MANEJO DE MUESTRAS PROBLEMA
(Si tiene dificultades para encontrar el mínimo de intensidad, rote levemente el polarizador en ambas direcciones (a favor o en contra de las manecillas del reloj) y de ese modo trate de hallar ese mínimo. Cuando se presenta ese mínimo de intensidad, se dice que los polarizadores están cruzados.)
Polarimetría: fundamentos, instrumentos y algunas aplicaciones El término de polarimetría se define como la medición del cambio de la dirección de vibración de la luz polarizada cuando interactúa con materiales ópticamente activos. Un rayo de luz ordinaria consiste en ondas que oscilan al azar. Cada una de las ondas vibracionales se pueden distribuir en dos componentes perpendiculares entre si y el vector suma de dicho componente es la dirección vibracional efectiva. La actividad óptica es una medida de la capacidad de ciertas substancias da hacer girar la luz polarizada en un plano. La actividad óptica se representa en dos diferentes tipos de especies químicas: 1) Compuestos cristalizados que pierden su actividad óptica cuando dicho cristal se transforma en un líquido, un gas o una solución. 2) Los compuestos en los que la actividad óptica es una propiedad que reside en sus mismas moléculas y en los que el fenómeno se observa con independencia del estado físico del compuesto. La rotación exhibida por una substancia ópticamente activa depende del espesor de la capa atravesada por la luz, de la longitud de onda de la luz empleada para la medición y de la temperatura. En soluciones se debe tomar en cuenta la concentración y la naturaleza del disolvente. Hay ciertas sustancias que pasan de una estructura a otra con poder rotatorio diferentes, es decir, sufren una mutarrotación. La mutarrotación es común en azúcares. El instrumento utilizado para la medición de la rotación específica es el polarímetro. Algunos polarímetros pueden estar equipados con fotoceldas u otros dispositivos para la medición de la intensidad de la luz que emerge del instrumento, aunque la mayoría de los polarímetros están diseñados para la observación visual. El polarímetro de círculo es un polarímetro de penumbra visual no registrador. La rotación del plano de vibración de la luz polarizada, producida por una sustancia ópticamente activa, se determina por aquel ángulo que hace falta para girar el analizador hasta obtener un campo visual de aspecto uniforme lo mismo que antes de interponer la sustancia rotatoria. La posición cero del analizador está definida por su posición simétrica con respecto dos planos de polarización separados por un pequeño ángulo. MERINO, 1996. MANUAL TEÓRICO PRÁCTICO DE INSTRUMENTACIÓN ANALÍTICA. TESIS DE LICENCIATURA. PAG. 77-85 Referencias bibliográficas: Fundamentos de polarimetría Polarimetría-ITESCAM: Recuperado de: www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r74305.DOC Polarimetros. Recuperado de: http://www.aulavirtual-exactas.dyndns.org/claroline/backends/download.php?url=L0d17WFfZGVfVFBfRuxzaWNhX0dlbmVyYWwvUE9MQVJJTUVUUk9fRXF1aXBvLnBkZg%3D%3D&cidReset=true&cidReq=GRALI Polarimetría (III): El polarímetro. Recuperado de: http://triplenlace.com/2012/11/25/polarimetria-iii-el-polarimetro/ EL POLARÍMETROEl dispositivo que se utiliza para medir el efecto de la luz polarizada sobre los compuestos ópticamente activos es un polarímetro. En la siguiente figura se muestra el diagrama de un polarímetro. Las partes fundamentales de la operación de un polarímetro son: 1) una fuente de luz (por lo general una lámpara sodio) 2) un polarizador 3) un tubo para mantener la substancia (o solución) ópticamente activa en el rayo luminoso 4) un analizador 5) una escala para medir el número de grados que el plano de la luz polarizada ha girado.  El analizador de un polarímetro no es más que otro polarizador. Si el tubo del polarímetro esta vacío, o si se encuentra presente una substancia ópticamente inactiva, los ejes de la luz polarizada plana y del analizador estarán completamente paralelos cuando el instrumento da una lectura de 0º y el observador detectara que se transmite una cantidad máxima de luz. Si por lo contrario, el tubo contiene una substancia ópticamente activa, por ejemplo una solución de un enantiómero, el plano de polarización de la luz habrá girado a medida que pasa a través del tubo. Para detectar la máxima brillantez de la luz el observador tendrá que hacer girar el eje del analizador en dirección de las manecillas del reloj o en dirección contraria. Si el analizador gira en dirección de las manecillas del reloj, se dice que la rotación es positiva (+). Si la rotación es contraria a la de las manecillas del reloj, se dice que la rotación es negativa (-). Se dice también que una substancia que hace girar la luz polarizada plana en la dirección de las manecillas del reloj es dextrorrotatoria (R) y la que hace girar la luz polarizada plana en dirección opuesta es levorrotatoria (S). |
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