Refractómetros digitales - Medidores universales de concentración
By Angelo DePalma, Ph.D – Partial Reprint – Originally Published April 6th, 2011, for original see Lab Manager; – Digital Refractometers are instruments that quantify and identify chemicals and materials based on their refractive index (RI). A unique property related to the speed of light as it passes through a substance, RI (Refractive Index) is defined as the ratio of the speed of light in a vacuum relative to its speed in the test material.
For example, the RI of pure water is 1.33, meaning that light passes through a vacuum 1.33 times faster than it does through water.
Since light also changes direction as it passes from one medium to another, RI is conveniently measured as a function of this unique “angle of refraction”. Everyone is familiar with how a partially submerged stick seems to “bend” as it enters water. Refractometers quantify RI by measuring the angle formed by light as it leaves air and enters the test object.
Priced to Fit the Job
Digital refractometers range in size and capability, from handheld units costing a few hundred dollars to full-featured instruments in the $10,000 to $15,000 range. Handheld models may be of “traditional” or digital design; higher-end instruments operate on a bench-top or, in some industries, in-line to monitor manufacturing processes.
Refractometers are priced to fit the job and the value of what is being analyzed. A truck driver uses a $200 handheld visual refractometer to check the water content of an ethylene glycol coolant, while a top -of-the-line bench-top unit may be used in food, chemical or pharmaceutical quality testing.
Refractometry is one of the most versatile analytical techniques. Pure substances that transmit light have unique RI’s that change as the concentration of additives changes. For example, the RI rises with increasing sugar concentration since sugar molecules dissolving in water slow light down as it passes through.
As a “universal concentration meter”, refractometry serves a range of industries; water treatment, chemistry, biology, foods, beverages, brewing and viticulture, paints, lubricants, personal care products, pharmaceuticals, and many others. Manufactures routinely use RI to check incoming raw materials as well as complex products used in manufacturing, research and development.
Digitial refractometers in constant use must be maintained, primarily by cleaning the prism. If this in not done after every test, fluid from the previous run will evaporate, leaving the solute on the prism and distorting the next measurement. “Cross-contamination between samples is another source of error,” observes Richard Spanier, sales and marketing director at Rudolph Research Analytical (Hackettstown, NJ). Rudolph Research specializes in bench-top digital refractometers priced in the $10,000 to $14,000 range.
Protecting the sample using measurement is another precaution. volatile liquids like alcohol evaporate, which distorts the concentration, while hydroscopic liquids like glycerol can dilute if they pick up water. “You also want to make sure there is no temperature gradient across the sample.”, Mr. Spanier warns, since RI is a function of temperature.
No Detailed Analysis
A diferencia de la espectroscopia, el RI no es diagnóstico ni concluyente para un ingrediente concreto: una solución de agua azucarada puede tener el mismo RI que una solución de agua salada (aunque a diferentes concentraciones). La RI se aplica más adecuadamente cuando se conocen los análisis o cuando se ha establecido previamente la RI de un producto acabado.
Los analistas consideran la refractometría como una herramienta de calidad, o pantalla, para determinar si un producto se ajusta a las especificaciones. Los lotes que muestran un RI fuera de especificación pueden someterse a pruebas adicionales con técnicas más precisas, como la HPLC, para investigar dónde falló el proceso. O bien, la refractometría puede combinarse con otros métodos físicos, como la densitometría o la polarimetría, para obtener una visión más profunda de un producto.
Por ejemplo, un fabricante de zumo de manzana o jarabe de arce sabe que su producto es apto para la venta si el RI se encuentra dentro de ciertos límites, sin tener que cuantificar cada componente. El productor recurre a análisis más complejos sólo ocasionalmente, o cuando el RI se sale de las especificaciones.
Como dice Noah Radford, especialista técnico de Atago U.S.A. (Bellevue, WA), "a diferencia de la HPLC, la RI proporciona una identificación rápida, no un análisis detallado".
What to Look For?
"Para los grandes usuarios de la refractometría, el rendimiento es un factor importante porque es una herramienta que utilizan a diario", afirma el Sr. Spanier. "Las personas que compran por el precio son probablemente compradores primerizos". La reputación del fabricante es quizá el factor más importante a la hora de elegir un refractómetro. "Si un instrumento va a estar en mi laboratorio durante quince años, quiero calidad".
Noah Radford afirma que los usuarios deben considerar cuidadosamente la composición y el valor de lo que pretenden medir, la precisión de medición requerida y el coste de un análisis incorrecto. "Considere también el entorno de la prueba, las condiciones de temperatura y humedad, y si está midiendo en un entorno de laboratorio controlado o en una planta de fabricación".
Angelo DePalma es doctor en química orgánica y ha trabajado en la industria farmacéutica. Puede ponerse en contacto con él en angelo@adepalma.com
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