Refractometria

Refractometría
Refractometría. Introducción Es una técnica analítica que consiste en la medida del índice de refracción de un líquido con objeto de investigar su composición si se trata de una disolución o de su pureza si es un compuesto único. La medida continua en una columna cromatrográfica puede indicar la composición o pureza del eluente. Poco han variado los refractómetros desde el diseñooriginal de Abbé (1874) y Pulfrich (1887). Teoría Un rayo de luz que pasa oblicuamente desde un medio hacia otro de diferente densidad, cambia su dirección cuando traspasa la superficie. Este cambio en la dirección se denomina refracción. Cuando el segundo medio es más denso que el primero, el rayo el rayo se aproxima a la perpendicular trazada sobre la superficie divisoria en el punto deincidencia. La causa fundamental de este cambio en la dirección se debe al cambio en la velocidad de la luz que se hace más lenta cuanto más denso sea el medio por el que pasa el haz. La luz amarilla de la lámpara de sodio disminuye su velocidad desde 3x1010 cm/s en el vacío hasta 2,25x1010 cm/s en el agua. El ángulo formado entre el rayo en el primer medio y la perpendicular se llama ángulo deincidencia, i, mientras que el correspondiente ángulo en el segundo medio se denomina ángulo de refracción, r. El índice de refracción, n, es la razón entre las velocidades de la luz en ambos medios. La ley de Snell representa a este índice como la razón de los senos de los ángulos de incidencia y refracción i
aire líquido

n= seni/senr r

Es práctica normal referir el índice de refracción al vacío quese define arbitrariamente como índice de refracción unidad. Si se refiere al aire el error cometido es 3 partes en 104. Es una constante adimensional por lo tanto, cuyo valor para una luz de una determinada longitud de onda viene determinada por las características del medio líquido o sólido y el aire como medio de referencia. Si se va a comparar los índices de líquidos o disoluciones se debeindicar el medio de referencia así como otras variables que afectan a la velocidad de la luz en la muestra a medir. El símbolo nD20, por ejemplo, se refiere a la medida a 20 °C del índice para las líneas D del sodio. La mayoría de los índices de refracción recogidos en la bibliografía se refieren a estas condiciones. Ejemplos: Agua, 1,33; vidrio ‘crown’, 1,50; CS2, 1,63; vidrio ‘flint’, 1,75;diamante, 2,42; rutilo (TiO2), 2,60-2,90. Refractómetros Los aparatos más importantes se basan en dos principios: refractómetros de ángulo límite o crítico y los refractómetros de desplazamiento de imagen.

1

Refractómetros de ángulo límite En estos aparatos se observa el campo del ocular dividido en una zona obscura y otra clara. La separación entre ambas corresponde al rayo límite. El rayo límitese puede visualizar en el esquema siguiente. La luz pasa a través de una capa delgada de muestra (0,1 mm) y entra en el prisma de difracción P2. El prisma P1 es de difusión de manera que muestra una superficie rugosa y actúa como fuente de un número infinito de rayos que entran en la muestra en todas direcciones. La radiación que únicamente roza la superficie del prisma P2 penetra en él formandoun ángulo c llamado ángulo límite o crítico y su valor depende de la longitud de onda y de los índices de refracción de la muestra y del prisma. Ningún rayo puede formar un ángulo superior al límite ya que la fuente de tales rayos no penetra en el prisma y todos los demás rayos que penetran en el prisma se refractan según ángulos menores (a la derecha), que el ángulo límite, e iluminarán la partederecha del ocular. La zona de la izquierda permanece obscura ya que no se refractan rayos a ángulos superiores al límite. La medida de este ángulo permite medir el índice de refracción de la muestra. En un aparato de Abbé, lo que se mide es que es el complementario de c, y es el ángulo con el que emergen los rayos del prisma P2. La mayoría de los refractómetros utilizan este principio y los más...