Técnicas analíticas basadas en la desviación de radiación electromagnética

Fundamentos teóricos y metodológicos

1- Polarimetría

La polarimetría es una técnica analítica en la cual un haz de luz polarizada atraviesa una muestra formada por moléculas con capacidad para desviar el plano de oscilación de la luz.

Un haz de luz natural está formado por un gran número de rayos de luz, que oscilan en todas las direcciones del espacio, perpendicularmente a la dirección de propagación. Cuando la luz atraviesa cristales polarizadores, el rayo emergente oscila en un solo plano (luz polarizada): en los cristales polarizadores los átomos están acomodados en canales paralelos y cuando la luz lo atraviesa sólo pasará si está alineadas con sus canales.

Muchos compuestos tienen la capacidad de hacer girar el plano de la radiación polarizada. Los materiales que muestran este comportamiento se llaman ópticamente activos y tienen moléculas con centros asimétricos o quirales. Dos estructuras no superponibles de la misma molécula se denominan enantiómeros. Se observa experimentalmente que los enantiómeros poseen idénticas propiedades físicas, con la única excepción de que hacen girar la luz polarizada en direcciones opuestas (en igual magnitud). Si un observador ve hacia la fuente de radiación y se gira la luz hacia la derecha, entonces se dice que la dirección de la rotación es dextrorrotatoria (+). Al revés, si la dirección es hacia la izquierda, se dice que la dirección es levorrotatoria (-). Si se mezclan dos enantiómeros en igual proporción, resulta una mezcla racémica que no gira el plano de la luz polarizada, puesto que las polarizaciones levo y dextrorrotatorias se compensan.

El grado de rotación (α) depende de la cantidad de átomos o moléculas en la trayectoria de la luz, y, por lo tanto, de la concentración de analito en la solución (Cx) y de la longitud del paso óptico, l. También depende de la longitud de onda de la radiación, l, y de la temperatura, t:

Polarímetro

La rotación óptica se mide con un polarímetro. La luz debe ser monocromática, polarizada en un plano y enfocada de tal modo que toda viaje en la misma dirección.

Ajuste de escala

Sólo se ajusta el 0º de rotación con solvente o blanco.

2- Turbidimetría y Nefelometría

Éstas técnicas se basan en la dispersión (o difusión) de radiación electromagnética, fenómeno mediante el cual la radiación electromagnética, al chocar con pequeñas partículas de tipo coloidal o incluso molecular, es desviada en su dirección de propagación, de forma aparentemente caótica, en cada uno de los núcleos de dispersión, por tener un índice de refracción diferente al del medio.

La turbidimetría: es la medición de la luz transmitida a través de una suspensión. Tiene la ventaja de permitir la valorización cuantitativa, sin separar el producto de la solución y que las mediciones, pueden efectuarse con cualquier espectrofotómetro UV-visible.

La nefelometría mide la luz dispersada en dirección distinta a la luz emitida (generalmente con ángulos que oscilan entre 15 y 90°). Utiliza como instrumento el nefelómetro (en el que el detector se ubica con un ángulo que oscila entre 15 y 90°). Se suele utilizar para concentraciones más diluidas. Permite mayor sensibilidad con concentraciones menores de partículas suspendidas. Constituye un método más exacto para la medida de la opacidad.

En cuanto a los aspectos cuantitativos de las técnicas de dispersión, la turbidimetría, al igual que en absorción molecular en el UV-visible, la relación matemática entre la señal analítica y la concentración de analito en las muestras está determinada por la ley de Lambert-Beer:

A = a x b x C

En el caso de la nefelometría, para determinar la concentración de analito se aplica la siguiente ecuación matemática:

P = K x Po x C

Donde P es la señal analítica (radiación dispersada), K es una constante empírica del sistema, Po es la intensidad de la fuente de radiación incidente y C la concentración de analito. Esto significa que a mayor cantidad de partículas en suspensión, mayor será la dispersión y, por lo tanto, el valor de P.

Instrumentación

En turbidimetría se utiliza un espectrofotómetro de absorción molecular UV-visible, mientras que en nefelometría, un nefelómetro.

Ajustes de escala

En turbidimetría los extremos de la escala del instrumento se ajustan de la misma manera que en absorción molecular: usando un obturador para ajustar el 0 %T (cuerpo negro, no llega luz al detector), y agua o blanco para ajustar el 100 %T (absorbancia cero). En nefelometría los extremos de la escala se ajustan como en las técnicas de emisión, usando agua para el ajuste de cero (no hay radiación dispersada) y una muestra de alta concentración de partículas en suspensión para el extremo superior (máxima dispersión).

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