POLARIMETRÍA
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Parte 3: El polarímetro
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Las medidas del poder rotatorio óptico de una disolución se hacen en el polarímetro, que es el instrumento que se ve sobre estas líneas.
Los polarímetros más típicos constan de una lámpara de vapor de sodio de la que se selecciona la línea D (es decir, la radiación de aproximadamente 589 nm). Esta luz se polariza verticalmente mediante un filtro polarizador fijo.
Una vez polarizada, la radiación penetra en un tubo que contiene una disolución de la muestra. Hay tubos de diversas longitudes: 5, 10, 20 cm…; la longitud tiene que conocerse exactamente porque esa variable es el camino óptico de la radiación, l, al pasar por la disolución y está contenida en la formula del poder rotatorio óptico específico que vimos en la segunda pate de este artículo. El tubo polarimétrico va alojado en una cámara.
Al final del tubo hay un segundo filtro polarizador (llamado analizador) que se puede rotar. El operador lo va girando el ángulo preciso, α, para situarlo de modo que deje pasar la luz que ha salido del tubo, lo cual detecta con su ojo aplicado a un ocular. Ese ángulo α es el poder rotatorio óptico de la disolución. Los filtros polarizador y analizador suelen ser prismas de Nicol.
El siguiente esquema permite entender mejor cómo funciona el polarímetro:
Esta forma de medir el ángulo de rotación de la luz plano-polarizada tiene un inconveniente: ¿cómo sabemos que hemos girado lo justo para observar la máxima luminosidad? Es muy difícil que el ojo humano distinga la luminosidad que deja pasar el nicol cuando está rotado el ángulo correcto de la que deja pasar cuando está girado, por ejemplo, 1o o 1o menos.
Para evitar el problema se ha ideado implementar en los polarímetros un sistema óptico que permite al observador ver a través del ocular dos o tres (según el instrumento que se esté utilizando) regiones diferentemente iluminadas o campos. En los polarímetros de dos campos, según se va girando el selector de ángulo se puede observar una de estas tres imágenes:
En (a), el campo izquierdo es más luminoso que el derecho; en (c) sucede al contrario. La medida hay que hacerla cuando se observa el patrón (b), consistente en que los dos campos tienen la misma luminosidad. Un criterio análogo hay que seguir en los polarímetros de tres campos:
En este vídeo se ilustra el funcionamiento de un polarímetro clásico.
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POLARIMETRÍA
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Parte 3: El polarímetro
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Una forma muy fácil de entender lo que un polarimetro hace es usar los «cristales» (en realidad son plásticos) de las gafas de 3D actuales, las cuales no dejan de ser dos filtros polarizadores colocados con una diferencia de 90º unos de otros, si pones uno encima de otro y los giras veras como varia la intensidad luminosa según como estén colocados siendo máxima cuando están alineados y mínima cuando estén perpendiculares.
Si observas con ellos un CD o DVD veras que los distintos colores reflejados desaparecen a distintos ángulos.
Una experiencia sencilla y barata 🙂
Muchas gracias, esta muy bien explicado. Dos preguntas si me pueden resolver por favor:
¿ por qué se usa una lampara monocromática de la linea D del sodio? Que ventajas presenta el sodio respecto a otros elementos, o es por otro motivo.
Hice esta practica en el laboratorio y usamos un prisma de Lippich ¿que función tiene?
Gracias.
En primer lugar, la rotación óptica depende de la longitud de onda y de ahí que sea necesario emplear una longitud de onda bien conocida. El doblete D del sodio se conoce desde hace muchísimo tiempo. Además, es una radiación potente. Fíjese si será así que Bunsen y Kirchhoff, con su primitivo espectroscopio, fueron capaces de saber que en el puerto de Hamburgo se estaba quemando la fábrica de salazones. Lo dedujeron de la observación de la línea D (doblete, en realidad) del sodio contenido en el cloruro sódico (sal común) almacenado. Pero lo hicieron ¡desde 80 kilómetros de distancia! Así que es más bien una cuestión histórica relacionada, además, con el hecho de que en los primeros equipos el detector era el ojo, y sigue siéndolo en la mayoría de los modernos. Para que el ojo vea algo se necesita una radiación viSible, lógicamente. y la del sodio es muy visible. Sin embargo, no es necesario que sea de sodio. Los polarímetros fotoeléctricos modernos emplean líneas de mercurio no visibles con una sensibilidad mayor. E incluso se están empezando a emplear leds. Ahora bien, la mayoría de los libros contienen tablas de rotación óptica para la línea D del sodio. Es una razón más por la que se siga prefiriendo esta fuente.
En cuanto al polarímetro de Lippich, es el más común de los que se fabrican actualmente. Las medidas se pueden hacer de forma más precisa que con los antiguos polarímetros de Laurent gracias a que en los de Lippich se observan tres campos luz/sombra creados por un prisma de Nico, mientras los de Laurent se basaban en una placa de cuarzo de un espesor determinado que solo servía para una longitud de onda específica. (En los de Lippich la radiación puede ser de cualquier longitud de onda.)
Saludos.
Muchísimas gracias por esta respuesta tan elaborada. 😉