Refractómetros digitales - Medidores de concentración universales
Por Angelo DePalma, Doctor en Filosofía - Reimpresión parcial - Publicado originalmente el 6 de abril de 2011, para el original ver Gerente de laboratorio; - Los refractómetros son instrumentos que cuantifican e identifican sustancias químicas y materiales en base a su índice de refracción (RI). Una propiedad única relacionada con la velocidad de la luz al pasar por 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 prueba.
Por ejemplo, el RI del agua pura es 1,33, lo que significa que la luz pasa a través del vacío 1,33 veces más rápido que a través del agua.
Como la luz también cambia de dirección al pasar de un medio a otro, el RI 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 RI midiendo el ángulo que forma la luz al salir del aire y entrar en el objeto de prueba.
El precio se ajusta al trabajo...
Los refractómetros varían en tamaño y capacidad, desde unidades portátiles que cuestan unos pocos cientos de dólares hasta instrumentos con todas las funciones en el rango de 10.000 a 15.000 dólares. Los modelos portátiles pueden ser de diseño "tradicional" o digital; los instrumentos de gama alta funcionan sobre una mesa de trabajo o, en algunas industrias, en línea para supervisar los procesos de fabricación.
Los refractómetros tienen un precio que se ajusta al trabajo y al valor de lo que se está analizando. Un camionero utiliza un refractómetro visual de mano de 200 dólares para comprobar el contenido de agua de un refrigerante de etilenglicol, mientras que una unidad de banco de primera línea puede utilizarse 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 según la concentración de los aditivos. Por ejemplo, el RI se eleva con el aumento de la concentración de azúcar, ya que las moléculas de azúcar que se disuelven en el agua ralentizan la luz a su paso.
Como "medidor universal de concentración", la refractometría sirve a una serie de industrias; tratamiento de aguas, química, biología, alimentos, bebidas, cervecería y viticultura, pinturas, lubricantes, productos de cuidado personal, productos farmacéuticos y muchos otros. Los fabricantes utilizan la RI de forma rutinaria para comprobar las materias primas entrantes, así como los productos complejos utilizados en la fabricación, la investigación y el desarrollo.
Los refractómetros en uso constante deben mantenerse, principalmente mediante la limpieza del prisma. Si esto no se hace después de cada prueba, el fluido de la pasada se evaporará, dejando el soluto en el prisma y distorsionando la siguiente medición. "La contaminación cruzada entre las muestras es otra fuente de error", observa Richard Spanier, director de ventas y marketing de Rudolph Research Analytical (Hackettstown, NJ). Rudolph Research se especializa en refractómetros de mesa con precios entre 10.000 y 14.000 dólares.
Otra precaución es proteger la muestra mediante la medición. Los líquidos volátiles como el alcohol se evaporan, lo que distorsiona la concentración, mientras que los líquidos hidroscópicos como el glicerol pueden diluirse si recogen agua. "También hay que asegurarse de que no hay gradiente de temperatura en la muestra", advierte el Sr. Spanier, ya que el RI es una función de la temperatura.
No hay un análisis detallado
A diferencia de la espectroscopia, la RI no es diagnóstica ni concluyente para un ingrediente en particular: una solución de agua azucarada puede tener la misma RI que una solución de agua salada (aunque a diferentes concentraciones). La RI se aplica más apropiadamente cuando se conocen los análisis, o cuando la RI de un producto terminado ha sido establecida previamente.
Los analistas consideran que la refractometría es una herramienta de calidad, o pantalla, para determinar si un producto está dentro de las especificaciones. Los lotes que muestran un RI fuera de especificación pueden ser probados más a fondo con técnicas más precisas como HPLC para investigar dónde se ha equivocado el proceso. O bien, la refractometría puede combinarse con otros métodos físicos como la densitometría o la polarimetría para proporcionar una visión más profunda de un producto.
Por ejemplo, un fabricante de jugo 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, un especialista técnico de Atago U.S.A. (Bellevue, WA), "A diferencia del HPLC, el RI proporciona una rápida identificación, no un análisis detallado".
Qué buscar
"Para los grandes usuarios de la refractometría, el rendimiento es un factor importante porque es una herramienta que utilizan a diario", dice el Sr. Spanier. "Las personas que compran por precio son probablemente los primeros compradores". A continuación, dice, la reputación del fabricante es tal vez el factor más significativo en la elección de un refractómetro. "Si un instrumento va a estar en mi laboratorio durante quince años, quiero calidad."
Noah Radford dice que los usuarios deben considerar cuidadosamente la composición y el valor de lo que buscan medir, la precisión de la medición requerida y el costo de un análisis incorrecto. "Considere también el ambiente de prueba, las condiciones de temperatura y humedad, y si está midiendo en un laboratorio controlado o en una planta de fabricación."
Angelo DePalma tiene un doctorado en química orgánica y ha trabajado en la industria farmacéutica. Puede contactarlo en angelo@adepalma.com
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