Polarimetra

Katia E. Leyton 04/04/2014

Radiacin electromagntica La luz es una radiacin electromagntica viajando a travs del espacio. Los componentes elctricos y magnticos estn en fase siempre perpendiculares a s mismos al igual que perpendiculares a la direccin del viaje, posee campos vectoriales oscilantes en planos perpendiculares .

La radiacin electromagntica es una forma de energa que puede ser nicamente observada por su interaccin con la materia. Est hecha de componentes elctricos y magnticos y es afectada por las propiedades elctricas y magnticas de la materia con la cual entra en contacto.Normalmente se representa la onda luminosa en uno de sus componentes (onda elctrica) .Por esta razn, es ms simple pensar en la onda de una entidad simple sin distinguir entre los dos componentes

Un haz luminoso se propaga en diferentes ngulos o planos con respecto a la direccin de propagacin , y si se observar en forma frontal en el sentido de la propagacin ,se vera como la figura A .Cuando se eliminan todos los planos excepto uno de ellos , entonces se obtiene una luz polarizada (Fig. B) .Luz Normal y Luz Polarizada

Luz NaturalLuz Polarizada

Por ReflexinPor RefraccinPor doble RefraccinPor Absorcin Selectiva

Cuando la luz no polarizada se refleja en una superficie plana entre dos medios transparentes, por ejemplo la que separa el aire y el agua o el aire y el vidrio, la luz reflejada est parcialmente polarizada. El grado de polarizacin depende del ngulo de incidencia y de los ndices de refraccin de ambos medios. Cuando el ngulo de incidencia es tal que los ngulos reflejado y refractado son perpendiculares entre s, la luz reflejada est completamente polarizada.

B A

L

N

Si n1 es el ndice del primer medio y n2 es el ndice del segundo medio, tenemos: n1 sen p = n2 sen 2Siendo 2 el ngulo de refraccin, la suma del ngulo de refraccin y el ngulo de reflexin es 90.Como el ngulo de reflexin es igual ngulo de incidencia. Tenemos: 2 = 90 - pEntonces: n1 sen p = n2 sen (90 - p) = n2cos p

o sea, tg p = n2 / n1(Ley de Brewster)

Lminas de vidrio

plano de incidencia

luz polarizada paralelamente al plano de incidencia

La Birrefringencia, o doble refraccin, es un fenmeno complicado que se presenta en la calcita y en otros cristales no cbicos y en algunos plsticos sometidos a tensin como el celofn. En la mayora de los materiales la velocidad de la luz es la misma en todas las direcciones, estos materiales son istropos. Debido a su estructura atmica, los materiales birrefringentes son anistropos.

La velocidad de la luz depende de su direccin de propagacin a travs del material. Cuando un rayo de luz est incidiendo sobre estos materiales puede separarse en dos rayos denominados rayo ordinario y rayo extraordinario. Estos rayos estn polarizados en direcciones mutuamente perpendiculares y se propagan con diferentes velocidades. Dependiendo de la orientacin relativa del material y de la luz incidente, los rayos pueden propagarse tambin en direcciones diferentes.

Tambin llamada Polarizacin por Dicroismo. Algunas sustancias anistropas absorben las ondas ordinaria y extraordinarias en proporciones diferentes de manera que estas sustancias transmiten la luz que tiene su plano de polarizacin paralelo a una direccin particular del material, y absorbe fuertemente la luz que tiene su plano de polarizacin perpendicular a esta direccin.

Dicrosmo, propiedad de algunos materiales de absorber selectivamente una de las componentes transversales del campo elctrico de una onda ms que las otras. Este ocurre tambin como fenmeno ptico en los cristales lquidos debido en parte a la anisotropa ptica que presentan las estructuras moleculares de estos materiales; ejm: turmalina.

En esta situacin un haz de luz natural que se propague por una porcin de material de este tipo lo suficientemente gruesa, aparecer gradualmente polarizado en un plano, ya que una de las ondas, la ordinaria o la extraordinaria, ser casi completamente absorbida.

Se llama as a un fenmeno relacionado con el carcter transversal de la luz como es la rotacin del plano de polarizacin. Si un haz de luz polarizada pasa a travs de una sustancia pticamente activa, la onda transmitida est polarizada linealmente, pero en un plano que forma un ngulo determinado con el plano de incidencia.

ACTIVIDAD PTICA

Longitud de la onda de radiacinLongitud de la Trayectoria pticaTemperaturaConcentracin / Densidad

La rotacin especfica o potencia rotatoria especfica se define como:

donde alfa es el ngulo de rotacin (grados), l la longitud del tubo en decmetros y c la concentracin en g/ml. Conviene que la longitud del tubo de muestras sea, al menos, de 10 cm de altura. La mayor parte de las rotaciones especficas se miden a 20C y con la lnea D (589 nm ) del sodio.

Polarmetro

a= + 90

O

En 1828, el fabricante de instrumentos escocs William Nicol ide los prismas que acabaron siendo conocidos con su nombre, que se convirtieron ,ms adelante ,en una pieza clave de los polarmetros.Se trataba de dos porciones de Espato de Islandia, una variedad incolora de la calcita, unidas por una de sus caras con una capa delgada de Blsamo del Canad.

E = Rayo extraordinario refraccin

Polarizacin

O = Rayo ordinario Reflexin

Un prisma Nicol permite polarizar en un determinado plano, de modo que, al pasar por un nuevo prisma de Nicol, slo se observa la intensidad luminosa inicial si ste ltimo se encuentra en la misma posicin que el primero. Y es a este ltimo al que se la llama PRISMA ANALIZADOR.

Si entre los dos prismas se coloca una sustancia pticamente activa ,el plano de luz polarizada girar al pasar a travs de una sustancia y, por lo tanto, el segundo prisma deber ser colocado en una posicin ligeramente diferente al primero para observar luz. La diferencia entre la posicin del primero y la del segundo indica el poder rotatorio de la muestra analizada.

Si el tubo del polarmetro esta vaco, o si se encuentra presente una sustancia pticamente inactiva, los ejes de la luz polarizada plana y del analizador estarn completamente paralelos cuando el instrumento da una lectura de 0 y el observador detectara que se transmite una cantidad mxima de luz. Si por lo contrario, el tubo contiene una sustancia pticamente activa, por ejemplo una solucin de un enantimero, el plano de polarizacin de la luz habr girado a medida que pasa a travs del tubo. Para detectar la mxima brillantez de la luz el observador tendr que hacer girar el eje del analizador en direccin de las manecillas del reloj o en direccin contraria.

Son tubos cilndricos, generalmente de 10 a 20 cm de longitud. Los extremos del tubo son discos planos de vidrio, los cuales se fusionan al tubo con tapones enroscados. Los tubos estn rodeados de una camisa para controlar la T y eso hace mediciones ms precisas.

Anlisis CualitativoAnlisis CuantitativoDeterminacin Estructural

Se analizan compuestos pticamente activos ,empleando curvas de calibracin .La concentracin es directamente proporcional a la rotacin especfica.Si hay otros materiales pticamente activos en la muestra, la rotacin ptica obtenida ser la sumatoria de los correspondientes a cada una de las sustancias que se encuentran presentes en la muestra.

A travs de esta medida se puede hallar la concentracin, contenido y pureza de la sustancia. La polarimetra es empleada en control de calidad, control de procesos e investigacin farmacutica y qumica, en aceites esenciales, saborizantes e industria alimenticia. Separacin de ismeros pticos.

En el campo de el control de calidad y control de procesos la polarimetra se usa las mas diferentes ramas, como farmacutica (aminocidos, analgsicos, cocana, dextrosa, codena, antibiticos,) , alimentacin (carbohidratos, glucosa, maltosa, monosacridos naturales), qumica (biopolmeros, polmeros sintticos, polmeros naturales), etc.

Los enantimeros son imgenes especulares no superponibles. Se caracterizan por poseer un tomo unido a cuatro grupos distintos llamado asimtrico o quiral.

Enantimeros (molculas asimtricas)Los Isomeros pticos poseen Imagen especularDesvi +5.9DextrgiroDesvi 5.9Levgiro

MEZCLA RACEMICA

Es la mezcla de ismeros pticos, con 50% de levgiro y 50% de dextrgiro. (opticamente inativa)

+=Mezcla Racemica

Es una solucin de cantidades iguales de dos enantimeros.No es pticamente activa.Se llama tambin modificacin racmica, racemato, par (d,l) o (par)().Por ejemplo: El 2-butanol racmico se denomina ()-2-butanol o (d,l)-2-butanol.

Capacidad de hacer girar el plano de la luz polarizada.La presentan los enantimeros puros o mezclas no equimolares.Los compuestos enantiomricos presentan la actividad ptica en la misma proporcin pero en direcciones opuestas.Rotacin dextrorrotatoria (+): en sentido de las manecillas del reloj.Rotacin levorrotatoria (-): en sentido contrario).La rotacin especfica () es la nica propiedad fsica que diferencia a una par de enantimeros

Rotacin EspecficaRotacin especfica

l = longitud de la celda en dm , c = concentracin en g/mlD= longitud de onda (nm) igual a 589 nm (lnea D del Na)

Carvona extracto de comino: [a]D = +62.5

(+)-Carvona o d-Carvona

Carvona extracto de menta: [a]D = - 62.5

(-)-Carvona o l-Carvona

Acido Lctico de tejido muscular: [a]D= +2.5

(+)-Acido Lctico o d-Acido Lctico

Acido Lctico de Leche: [a]D = -2.5

(-)-Acido Lctico o l-Acido Lctico

Ismero

Los aminocidos biolgicamente activos siempre son siempre levgiros ya que los dextrgiros no tienen accin biolgica. La glndula tiroides, produce las llamadas hormonas tiroideas: tiroxina (T4) y triiodotironina (T3). Fueron las primeras hormonas identificadas en esta glndula. De acuerdo a su capacidad biolgica para inhibir la secrecin de TSH y corregir el hipotiroidismo, son los derivados levgiros los que poseen las acciones fisiofarmacolgicas, metablicas y calorignicas de las hormonas tiroideas. Se estima que la DT4 slo posee un 4 % de la actividad de la LT4 .

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