Refratômetros digitais - Medidores de concentração universais
Por Angelo DePalma, Ph.D. - Reimpressão parcial - Publicado originalmente em 6 de abril de 2011, para ver o original, consulte Lab Manager; - Refratômetros são instrumentos que quantificam e identificam produtos químicos e materiais com base em seu índice de refração (RI). Uma propriedade única relacionada à velocidade da luz ao passar por uma substância, o IR (Índice de Refração) é definido como a razão da velocidade da luz no vácuo em relação à sua velocidade no material de teste.
Por exemplo, o RI da água pura é 1,33, o que significa que a luz passa pelo vácuo 1,33 vezes mais rápido do que pela água.
Como a luz também muda de direção ao passar de um meio para outro, o IR é convenientemente medido como uma função desse "ângulo de refração" exclusivo. Todos estão familiarizados com a forma como um bastão parcialmente submerso parece se "dobrar" ao entrar na água. Os refratômetros quantificam o IR medindo o ângulo formado pela luz quando ela sai do ar e entra no objeto de teste.
Preço adequado ao trabalho
Os refratômetros variam em tamanho e capacidade, desde unidades portáteis que custam algumas centenas de dólares até instrumentos com recursos completos na faixa de US$ 10.000 a US$ 15.000. Os modelos portáteis podem ser de design "tradicional" ou digital; os instrumentos mais sofisticados operam em uma bancada ou, em alguns setores, em linha para monitorar os processos de fabricação.
Os preços dos refratômetros se ajustam ao trabalho e ao valor do que está sendo analisado. Um motorista de caminhão usa um refratômetro visual portátil de US$ 200 para verificar o teor de água de um líquido de arrefecimento de etilenoglicol, enquanto uma unidade de bancada topo de linha pode ser usada em testes de qualidade de alimentos, produtos químicos ou farmacêuticos.
A refratometria é uma das técnicas analíticas mais versáteis. As substâncias puras que transmitem luz têm RIs exclusivos que mudam conforme a concentração de aditivos. Por exemplo, o IR aumenta com o aumento da concentração de açúcar, pois as moléculas de açúcar que se dissolvem na água diminuem a velocidade da luz à medida que ela passa.
Como um "medidor de concentração universal", a refratometria atende a uma série de setores: tratamento de água, química, biologia, alimentos, bebidas, cervejaria e viticultura, tintas, lubrificantes, produtos de higiene pessoal, produtos farmacêuticos e muitos outros. Os fabricantes usam rotineiramente o RI para verificar as matérias-primas recebidas, bem como os produtos complexos usados na fabricação, pesquisa e desenvolvimento.
Os refratômetros em uso constante devem passar por manutenção, principalmente pela limpeza do prisma. Se isso não for feito após cada teste, o fluido da execução anterior evaporará, deixando o soluto no prisma e distorcendo a próxima medição. "A contaminação cruzada entre amostras é outra fonte de erro", observa Richard Spanier, diretor de vendas e marketing da Rudolph Research Analytical (Hackettstown, NJ). A Rudolph Research é especializada em refratômetros de bancada com preços na faixa de US$ 10.000 a US$ 14.000.
Proteger a amostra que está sendo medida é outra precaução. Líquidos voláteis, como o álcool, evaporam, o que distorce a concentração, enquanto líquidos hidroscópicos, como o glicerol, podem se diluir se pegarem água. "Você também deve se certificar de que não há gradiente de temperatura na amostra", adverte Spanier, pois o IR é uma função da temperatura.
Nenhuma análise detalhada
Diferentemente da espectroscopia, o IR não é diagnóstico ou conclusivo para um ingrediente específico - uma solução de água com açúcar pode ter o mesmo IR que uma solução de água salgada (embora em concentrações diferentes). O RI é aplicado de forma mais apropriada quando as análises são conhecidas ou quando o RI de um produto acabado foi previamente estabelecido.
Os analistas consideram a refratometria como uma ferramenta de qualidade, ou tela, para determinar se um produto está dentro das especificações. Os lotes que apresentam um RI fora das especificações podem ser testados com técnicas mais precisas, como HPLC, para investigar onde o processo deu errado. Ou então, a refratometria pode ser combinada com outros métodos físicos, como a densitometria ou a polarimetria, para fornecer uma visão mais profunda de um produto.
Por exemplo, um fabricante de suco de maçã ou xarope de bordo sabe que seu produto é adequado para venda se o RI estiver dentro de determinados limites, sem precisar quantificar cada componente. O produtor recorre a análises mais complexas apenas ocasionalmente, ou quando o RI fica fora das especificações.
Como diz Noah Radford, especialista técnico da Atago U.S.A. (Bellevue, WA), "Ao contrário do HPLC, o RI fornece uma identificação rápida, não uma análise detalhada".
O que procurar
"Para os grandes usuários de refratometria, o desempenho é um fator importante, pois é uma ferramenta que eles usam todos os dias", diz Spanier. "As pessoas que compram por preço provavelmente são compradores de primeira viagem." Em seguida, segundo ele, a reputação do fabricante é talvez o fator mais importante na escolha de um refratômetro. "Se um instrumento vai ficar no meu laboratório por quinze anos, quero qualidade."
Noah Radford diz que os usuários devem considerar cuidadosamente a composição e o valor do que pretendem medir, a precisão da medição necessária e o custo de uma análise incorreta. "Considere também o ambiente de teste, as condições de temperatura e umidade, e se você está medindo em um ambiente de laboratório controlado ou em um chão de fábrica."
Angelo DePalma é Ph.D. em química orgânica e trabalhou no setor farmacêutico. Ele pode ser contatado pelo e-mail angelo@adepalma.com
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