Fundamentos de polarimetría - Definición - Ley de Biots
La polarimetría es una técnica sensible y no destructiva para medir la actividad óptica que presentan los compuestos inorgánicos y orgánicos. Se considera que un compuesto es ópticamente activo si la luz polarizada linealmente gira al atravesarlo. La cantidad de rotación óptica viene determinada por la estructura molecular y la concentración de moléculas quirales en la sustancia. Cada sustancia ópticamente activa tiene su propia rotación específica definida en la ley de Biots:
Ley Biots
[α] = specific rotation, T = temperature,
λ = wavelength, α = optical rotation,
c = concentration in g/100ml, l = optical path length in dm.
La Ley de Biots debe su nombre a Jean-Baptiste Biot y Félix Savart, que descubrieron esta relación en 1820. Históricamente, la polarimetría se realizaba utilizando un instrumento en el que la extensión de la rotación óptica se estimaba mediante la comparación visual de la intensidad de los campos divididos. Por esta razón, la línea D de la lámpara de sodio a la longitud de onda visible de 589 nm era la más utilizada. La rotación específica determinada en la línea D se expresa mediante el símbolo:
Símbolo de rotación específico
o
y gran parte de los datos disponibles se expresan en esta forma. Se ha comprobado que el uso de longitudes de onda más bajas, como las disponibles con las líneas de lámparas de mercurio aisladas por medio de filtros de transmitancia máxima a aproximadamente 578, 546, 436, 405 y 365nm en un polarímetro fotoeléctrico, proporciona ventajas en la sensibilidad con la consiguiente reducción de la concentración del compuesto de ensayo. En general, la rotación óptica observada a 436 nm es aproximadamente el doble y a 365 nm aproximadamente el triple que a 589 nm. La reducción de la concentración del soluto necesaria para la medición puede lograrse a veces mediante la conversión de la sustancia sometida a prueba en otra que tenga una rotación óptica significativamente mayor. La rotación óptica también se ve afectada por el disolvente utilizado para la medición, que siempre se especifica.
En la actualidad, es habitual utilizar otras fuentes de luz, como el xenón o el tungsteno halógeno, con los filtros adecuados, ya que pueden ofrecer ventajas de coste, larga duración y amplio rango de emisión de longitud de onda con respecto a las fuentes de luz tradicionales.
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El polarímetro debe ser capaz de dar lecturas con una precisión de 0,01°. La escala suele comprobarse mediante placas de cuarzo certificadas. La linealidad de la escala puede comprobarse mediante soluciones de sacarosa.
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Método polarimétrico
El método polarimétrico es un medio sencillo y preciso para la determinación e investigación de la estructura en macro, semimicro y microanálisis de muestras caras y no duplicables. La polarimetría se emplea en el control de calidad, el control de procesos y la investigación en las industrias farmacéutica, química, de aceites esenciales, de aromas y alimentaria. Está tan bien establecida que la Farmacopea de Estados Unidos y la Food & Drug Administration incluyen especificaciones polarimétricas para numerosas sustancias.
Polarimetría - Aplicaciones industriales
Aplicaciones de la investigación
Las aplicaciones de investigación de la polarimetría se encuentran en la industria, los institutos de investigación y las universidades como medio de:
- Aislar e identificar incógnitas cristalizadas a partir de diversos disolventes o separadas por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).
- Evaluar y caracterizar compuestos ópticamente activos midiendo su rotación específica y comparando este valor con los valores teóricos encontrados en la literatura.
- Investigación de reacciones cinéticas mediante la medición de la rotación óptica en función del tiempo.
- Control de los cambios en la concentración de un componente ópticamente activo en una mezcla de reacción, como en la escisión enzimática.
- Análisis de la estructura molecular mediante el trazado de curvas ópticas de dispersión rotatoria en una amplia gama de longitudes de onda.
- Distinción entre isómeros ópticos.
En cada una de estas aplicaciones, el Polarímetro AUTOPOL ofrece hasta seis selecciones discretas de longitud de onda para observar el efecto de la longitud de onda sobre una sustancia ópticamente activa.
Utilización de la polarimetría en aplicaciones de control de calidad y de procesos
Las aplicaciones de control de calidad y de procesos, tanto en el laboratorio como en línea en la fábrica, se encuentran en todas las industrias farmacéutica, de aceites esenciales, de aromas, alimentaria y química. A continuación se enumeran algunos ejemplos.
Industria farmacéutica
La polarimetría determina la pureza del producto midiendo la rotación específica y la rotación óptica de:
- Aminoácidos.
- Antibióticos.
- Dextrosa.
- Esteroides.
- Aminoazúcares.
- Cocaína.
- Diuréticos.
- Tranquilizantes.
- Analgésicos.
- Codeína.
- Sueros.
- Vitaminas.
Polarimetría para la industria de aromas, fragancias y aceites esenciales
Utiliza la polarimetría para la inspección de materias primas entrantes de:
- Alcanfores.
- Encías.
- Aceite de naranja.
- Ácido cítrico.
- Aceite de lavanda.
- Aceite de menta verde.
- Ácido glicérico.
- Aceite de limón.
Polarimetría para aplicaciones en la industria alimentaria
Polarimetría - Garantiza la calidad del producto midiendo la concentración y pureza de los siguientes compuestos en alimentos a base de azúcar, cereales y jarabes:
- Hidratos de carbono.
- Lactosa.
- Raffinose.
- Varios almidones.
- Fructosa.
- Levulosa.
- Sacarosa.
- Monosacáridos naturales.
- Glucosa.
- Maltrose.
- Xilosa.
Utilización de la polarimetría en la industria química
Polarimetría - Analiza la rotación óptica como medio de identificación y caracterización:
- Biopolímeros.
- Polímeros naturales.
- Polímeros sintéticos.