Refractometría

Refractometría.
Es el método óptico de 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 principiose 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 crítico, (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. Losrefractómetros se utilizan para medir en líquidos, sólidos y gases, como vidrios o gemas.
El fenómeno de la refracción consiste en la desviación de trayectoria que sufre un haz de radiación monocromática al pasar desde el vacío a otro medio material de distinta densidad. A nivel molecular este fenómeno se debe a la interacción entre el campo eléctrico de la radiación y los electrones de lasmoléculas, originándose temporalmente momentos dipolares inducidos.
Se cumple la siguiente relación, conocida como ley de Snell, que define el llamado índice de refracción “n”:
Donde “i” y “r” son los ángulos de incidencia y refracción que forma el haz con la normal a la superficie de separación. A su vez, la interacción entre la radiación y el medio ocasiona una reducción en la velocidad de la luzmientras ésta camina a través del medio. Este fenómeno está relacionado con el índice de refracción por: donde “c” y “v” son las velocidades de propagación de la radiación en el vacío y en el medio. Este índice de refracción medido frente al vacío se denomina índice de refracción absoluto de la sustancia en cuestión y como c > v estos índices de refracción siempre son mayores que 1. Las medidas deíndice de refracción frente al aire, en lugar de frente al vacío, introducen un error despreciable (0.03%), por lo que la mayoría de los valores tabulados se han realizado frente a aire y las medidas habituales también se suelen hacer frente a aire. El índice de refracción de un medio depende de la temperatura y de la longitud de onda de la radiación, por lo que al referirse a un índice derefracción han de especificarse los valores de estas magnitudes. Por ejemplo, nD 20 significaría que el índice de refracción se ha medido usando la línea D de emisión del sodio (589 nm) a una temperatura de 20 ºC. Se puede definir una magnitud molecular, denominada refracción molar (RM), del modo siguiente: (4) 2 1 2 2 r M n n RM * + - = donde “n” es el índice de refracción, “M” es la masa molecular y ”ñ“la densidad de la sustancia. Esta propiedad presenta, simultáneamente, carácter constitutivo y aditivo. La aditividad de “RM“ se pone de manifiesto al comparar los valores que toma en una serie de compuestos homólogos (metanol, etanol, propanol....). Esto es debido a que el valor experimental de la refracción molar de un compuesto puro n = sen i sen r (1) i r Superficie Vacio Medio Figura 1 n= c v(2) n = sen i sen r = c v (3) puede descomponerse en suma de las aportaciones de cada átomo ó grupo funcional constituyente (refracciones atómicas o de grupo). Así, por ejemplo, para el metanol, se tendría: RM (CH3OH) = 1 R(C) + 4 R(H)+ 1 R(O) donde R(C), R(H), R(O) serían las refracciones atómicas. Expresiones análogas pueden obtenerse para cualquier otra sustancia pura, por ejemplo para eletanol: RM (HOCH2CH2OH) = 2 R(C)+ 6 R(H) + 2 R(O) A partir de estas expresiones, y las correspondientes medidas experimentales de RM para series de compuestos homólogos, ha sido posible calcular los valores de R(C), R(H), R(O), ...etc y tabularlos. Algunos de estos valores se muestran en la siguiente tabla:



Estos datos se pueden utilizar para calcular la RM teórica de cualquier compuesto. Por...