Refratômetros digitais - Medidores de concentração universais
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
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".
What to Look For?
"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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