Refractómetros digitales - Medidores universales de concentración
Por Angelo DePalma, Ph.D - Reimpresión parcial - Publicado originalmente el 6 de abril de 2011, para el original ver Lab Manager; - Los refractómetros son instrumentos que cuantifican e identifican productos químicos y materiales en función de su índice de refracción (RI). Una propiedad única relacionada con la velocidad de la luz al atravesar una sustancia, el RI (índice de refracción) se define como la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y su velocidad en el material de ensayo.
Por ejemplo, el IR del agua pura es 1,33, lo que significa que la luz atraviesa el vacío 1,33 veces más rápido que el agua.
Dado que la luz también cambia de dirección al pasar de un medio a otro, el IR se mide convenientemente en función de este "ángulo de refracción" único. Todo el mundo está familiarizado con la forma en que un palo parcialmente sumergido parece "doblarse" al entrar en el agua. Los refractómetros cuantifican el IR midiendo el ángulo que forma la luz al salir del aire y entrar en el objeto de ensayo.
Precio ajustado al trabajo
Los refractómetros varían en tamaño y capacidad, desde unidades portátiles que cuestan unos pocos cientos de dólares hasta instrumentos completos de entre 10.000 y 15.000 dólares. Los modelos portátiles pueden ser de diseño "tradicional" o digital; los instrumentos de gama más alta funcionan sobre una mesa o, en algunas industrias, en línea para supervisar los procesos de fabricación.
Los precios de los refractómetros se ajustan al trabajo y al valor de lo que se analiza. Un camionero utiliza un refractómetro visual portátil de 200 dólares para comprobar el contenido de agua de un refrigerante de etilenglicol, mientras que una unidad de sobremesa de gama alta puede emplearse en pruebas de calidad de alimentos, productos químicos o farmacéuticos.
La refractometría es una de las técnicas analíticas más versátiles. Las sustancias puras que transmiten la luz tienen RI únicos que cambian al variar la concentración de aditivos. Por ejemplo, el IR aumenta al aumentar la concentración de azúcar, ya que las moléculas de azúcar que se disuelven en agua ralentizan el paso de la luz.
Como "medidor de concentración universal", la refractometría sirve a una amplia gama de industrias: tratamiento de aguas, química, biología, alimentación, bebidas, elaboración de cerveza y viticultura, pinturas, lubricantes, productos de cuidado personal, productos farmacéuticos y muchos otros. Los fabricantes utilizan RI de forma rutinaria para comprobar las materias primas entrantes, así como productos complejos utilizados en la fabricación, investigación y desarrollo.
Los refractómetros en uso constante deben mantenerse, principalmente mediante la limpieza del prisma. Si esto no se hace después de cada prueba, el líquido de la prueba anterior se evaporará, dejando el soluto en el prisma y distorsionando la siguiente medición. "La contaminación cruzada entre muestras es otra fuente de error", observa Richard Spanier, director de ventas y marketing de Rudolph Research Analytical (Hackettstown, Nueva Jersey). Rudolph Research está especializada en refractómetros de sobremesa cuyo precio oscila entre 10.000 y 14.000 dólares.
Proteger la muestra durante la medición es otra precaución. Los líquidos volátiles, como el alcohol, se evaporan, lo que distorsiona la concentración, mientras que los líquidos hidroscópicos, como el glicerol, pueden diluirse si captan agua. "También hay que asegurarse de que no haya un gradiente de temperatura en la muestra", advierte el Sr. Spanier, ya que la RI es función de la temperatura.
Sin análisis detallado
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".
En qué fijarse
"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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