Säätiön polarimetria, tyypit, sovellukset, edut ja haitat

Se Polarimetria Se mittaa kiertoa, jonka polarisoidun valon säde on, kun se ylittää optisesti aktiivisen aineen, joka voi olla kide (esimerkiksi turmaliini) tai sokeriliuos.

Se on yksinkertainen tekniikka, joka kuuluu optisiin analyysimenetelmiin ja lukuisilla sovelluksilla, etenkin kemiallisissa ja maatalousruokateollisuudessa sokeriliuoksen pitoisuuden määrittämiseksi.

Kuvio 1. Digitaalinen automaattinen polarimetri. Lähde: Wikimedia Commons. -Lla.Krüss Optronic GmbH, http: // www.Krues.com/työ/tuotanto/polarimetri [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/teko.in)] [toc]

Perusta

Tämän tekniikan fysikaalinen perusta on valon ominaisuudet sähkömagneettisena aaltona, joka koostuu sähkökentästä ja toisesta magneettisesta liikkumisesta molemminpuolisesti kohtisuorassa suunnassa.

Sähkömagneettiset aallot ovat poikittaisia, mikä tarkoittaa, että nämä kentät puolestaan ​​leviävät niihin kohtisuoraan suuntaan, kuvan 2 mukaan.

Kuitenkin, koska kenttä koostuu lukuisista aaltojunista, jotka tulevat jokaisesta atomista, ja jokainen värähtelee eri suuntiin, luonnollista valoa tai sellaista, joka tulee hehkulampusta, ei polarisoitua.

Toisaalta, kun kentän värähtelyt tapahtuvat edullisessa suunnassa, sanotaan, että valo on polarisoitu. Tämä voidaan saavuttaa jättämällä valaistuspalkki tiettyjen aineiden kautta, jotka kykenevät estämään ei -toivotut komponentit ja antamalla vain yhden olla läpinäkyvä erityisellä.

Kuva 2. Animaatio sähkömagneettisesta kentästä, joka leviää X -akselia pitkin. Lähde: Wikimedia Commons. Ja1mu [CC BY-SA (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)].

Jos myös valoaalto koostuu yhdestä aallonpituudesta, sinulla on palkki Polarisoitu yksivärinen lineaarinen.

Materiaaleja, jotka toimivat suodattimina tämän saavuttamiseksi, kutsutaan polarisaattoriksi tai analysaattoreiksi. Ja on aineita, jotka reagoivat polarisoituneeseen valoon, pyörittäen polarisaatiotasoa. Ne tunnetaan optisesti aktiivisina aineina, esimerkiksi sokerit.

Polarimetrityypit

Polarimetrit voivat yleensä olla: manuaalinen, automaattinen ja puoliksi automaattinen ja digitaalinen.

Käyttöohjeet

Manuaalisia polarimetrejä käytetään laboratorioiden ja pienten laboratorioiden opettamisessa, kun taas automaattiset ovat suositeltavia, kun tarvitaan paljon toimenpiteitä, koska ne minimoivat mittauksessa käytetyn ajan.

Automaattinen ja digitaalinen

Automaattiset ja digitaaliset mallit toimitetaan fotoelektrisen ilmaisimen, anturin, joka emittoi vasteen valonmuutokseen ja korostaa hyvin mittojen tarkkuutta. On myös niitä, jotka tarjoavat lukemista digitaalisella näytöllä, ja ne ovat erittäin helppo käyttää.

Voi palvella sinua: Hiilidit: elementit, ominaisuudet ja käytöt

Polarimetrin yleisen toiminnan havainnollistamiseksi kuvataan yksi manuaalisesta optisesta tyypistä.

Käyttö ja osat

Peruspolarimetri tekee kaksi Nicol- tai Polaroid -arkkien prismaa, joiden keskellä on analysoitava optisesti aktiivinen aine.

William Nicol (1768-1851) oli skotlantilainen fyysikko, joka omistautui suuren osan uransa instrumentoinnista. Käyttämällä Islannin kalsiittia tai spatis -kidettä, mineraalia, joka kykenee avaamaan tapahtuvan salaman, Nicol loi vuonna 1828 prisman, jonka kanssa polarisoitua valoa voitiin saada. Sitä käytettiin laajasti polarimetrien rakentamisessa.

Kuva 4. BirRefringent Calcita Crystal. Lähde: Wikimedia Commons. APN MJM [CC BY-S (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)].

Polarimetrin pääosat ovat:

- Valonlähde. Yleensä natrium-, volframi- tai elohopeahöyryvalaisin, jonka aallonpituus tunnetaan.

- Polarisaattorit. Muinaiset mallit käyttivät Nicol -prismia, toisaalta nykyaikaisimmat käyttävät yleensä polaroidilevyjä, jotka on valmistettu pitkän ketjun hiilivetymolekyyleistä jodiatomeilla.

- Nettisivu. Missä analysoitava aine sijoitetaan, jonka pituus on vaihteleva, mutta tunnetaan tarkalleen.

- Silmä- ja indikaattorit, joissa on asteikot, joilla ei ole. Niin, että tarkkailija mittaa tarkasti näytteen pyörimistehoa. Automaattisissa malleissa on fotoelektriset anturit.

- Lisäksi aallonpituus- ja aallonpituusindikaattorit. Koska monien aineiden pyörimisvoima riippuu näistä parametreista.

Kuva 5. Manuaalisen polarimetrin kaavio. Lähde: Chang, R. Kemia.

Laurent -polarimetri

Kuvattussa menettelyssä on pieni haitta, kun tarkkailija säätää minimiarvoa, koska ihmisen silmä ei pysty havaitsemaan kovin pieniä kirkkauden variaatioita.

Tämän ongelman korjaamiseksi Laurent Polarimeter lisää puoliarvon hidastimen puolilankinnan, joka on valmis.

Tällä tavoin tarkkailijalla on kahden tai kolmen vierekkäisen alueen etsimessä, nimeltään Fields. Tämä on silmän helpompi erottaa kirkkauden tasot.

Sinulla on tarkin mitta, kun analysaattoria pyöritetään siten, että kaikki kentät ovat yhtä heikkoja.

Kuva 6. Manuaalinen polarimetrin lukeminen. Lähde: f. Zapata.

Biokalaki

Biotin laki liittyy pyörivään voimaan α optisesti aktiivista ainetta, mitattuna seksuaalisesti, pitoisuuden kanssa c tästä aineesta - kun se on ratkaisu - ja optisen järjestelmän geometria.

Se voi palvella sinua: Aivolisäkkeen happo (H3PO2): Ominaisuudet, käytöt ja reagenssit

Siksi korostettiin polarimetrin kuvausta, jossa valon aallonpituuden arvot oli tiedettävä.

Suhteellisuusvakio merkitään [α] ja sitä kutsutaan Erityinen kiertovoima liuos. Se riippuu tulevan valon aallonpituudesta λ ja näytteen lämpötilasta t. [Α] -arvot taulukkotaan yleensä 20 ºC: ssa natriumvalolle, erityisesti, joiden aallonpituus on 589,3 nm.

Analysoitavan yhdisteen tyypin mukaan Biot -laki hyväksyy eri tavoin:

- Optisesti aktiiviset kiinteät aineet: α = [α].ℓ

- Puhtaat nesteet: α = [α]. ℓ.ρ

- Liuenneita ratkaisuja, joilla on optinen toiminta: α = [α]. ℓ.c

- Näytteet, joissa on useita optisesti aktiivisia komponentteja: ∑a_Yllyttää

Seuraavilla ylimääräisillä suuruuksilla ja niiden yksiköillä:

- Näytteen pituus: ℓ (mm kiinteiden aineiden ja nesteiden DM: n suhteen)

- Nestekiiheys: ρ (g/ml)

- Konsentraatio: C (g/ml tai molaarisuus)

Hyödyt ja haitat

Polarimetrit ovat erittäin hyödyllisiä laboratorioinstrumentteja eri alueilla, ja jokaisella polarimetrityypillä on etuja annetun käytön mukaan.

Itse tekniikan suuri etu on, että se on ei -hallitseva, sopiva testi analysoitaessa kasvoja, arvokas tai että jostain syystä he eivät voi kaksinkertaistaa. Polarimetriaa ei kuitenkaan voida soveltaa mihinkään aineeseen, vain niihin, joilla on optinen aktiivisuus tai aine Omituiset, kuten myös tunnetaan.

Myös tarpeen harkita, että epäpuhtauksien esiintyminen tuo virheitä tuloksissa.

Analysoidun aineen tuottama kiertokulma on sen ominaisuuksien mukainen: molekyylin tyyppi, liuoksen pitoisuus ja jopa käytetty liuotin. Kaikkien näiden tietojen saamiseksi sinun on tiedettävä tarkalleen käytetyn valon aallonpituus, pidikkeen näytteen säiliön lämpötila ja pituus.

Tarkkuus, jolla halutaan analysoida näyte on ratkaiseva, kun valitaan sopivaa laitetta. Ja myös sen kustannukset.

Manuaalisen polarimetrin edut ja haitat

- Ne ovat yleensä halvempia, vaikka myös digitaalisia versioita on alhaisia. Mitä tarjousta on paljon.

- Ne ovat sopivia käytettäväksi laboratorioiden opettamisessa ja koulutuksessa, koska ne auttavat operaattoria perehtymään tekniikan teoreettisiin ja käytännöllisiin näkökohtiin.

Se voi palvella sinua: periódiinihappo (HIO4): Mikä on, rakenne, ominaisuudet, käyttötarkoitukset

- Ne ovat melkein aina vähän huoltoa.

- Ne ovat kestäviä ja kestäviä.

- Mittauksen lukeminen on hiukan työläisempi, varsinkin jos analysoitava aine on alhainen kiertovoima, joten operaattori on yleensä erikoistunut henkilökohtainen.

Automaattisten ja digitaalisten polarimetrien edut ja haitat

- Niitä on helppo manipuloida ja lukea, he eivät vaadi erikoistunutta henkilöstöä heidän toimintaansa.

- Digitaalinen polarimetri voi viedä tiedot tulostimeen tai tallennuslaitteeseen.

- Automaattiset polarimetrit vaativat vähemmän mittausaikaa (noin sekunti).

- Heillä on vaihtoehtoja mitata välein.

- Valoelektrinen ilmaisin mahdollistaa aineet, joilla on alhainen pyörivä teho.

- Hallitse lämpötilaa, parametria, joka vaikuttaa eniten mittaukseen.

- Jotkut mallit ovat kalliita.

- Ne vaativat huoltoa.

Sovellukset

Polarimetrialla on suuri määrä sovelluksia, kuten alussa todettiin. Alueet ovat monipuolisia ja analysoitavat yhdisteet voivat myös olla orgaanisia ja epäorgaanisia. Ovat joitain heistä:

- Farmaseuttisen laadunvalvonnassa auttavat määrittämään, että lääkkeiden valmistuksessa käytettävillä aineilla on sopiva pitoisuus ja puhtaus.

- Elintarviketeollisuuden laadunvalvontaan, sokerin puhtauden analysointiin sekä sen sisältöön juomissa ja makeisissa. Tällä tavalla käytettyjä polarimetrejä kutsutaan myös Uhraus ja käytä tiettyä asteikkoa, erilainen kuin muissa sovelluksissa käytetty: ºZ -asteikko.

Kuva 7. Viinien ja hedelmämehujen sokeripitoisuuden laatu suoritetaan polarimetrialla. Lähde: Pixabay.

- Myös elintarviketekniikassa sitä käytetään näytteen tärkkelyspitoisuuden löytämiseen.

- Astrofysiikassa polarimetriaa käytetään analysoimaan tähtiä valon polarisaatiota ja tähtitieteellisissä ympäristöissä olevien magneettikenttien tutkimusta ja niiden roolia tähtidynamiikassa.

- Polarimetria on hyödyllinen näkemysten havaitsemisessa.

- Satelliittisissa kaukokartoituslaitteissa alusten havaitsemiseksi avomerellä, saastumisalueet keskellä merta tai maalla, korkean kontrastikuvien ottamisen ansiosta.

- Kemianteollisuus käyttää polarimetriaa erottaakseen Optiset isomeerit. Näillä aineilla on identtiset kemialliset ominaisuudet, koska niiden molekyyleillä on sama koostumus ja rakenne, mutta yksi on peilikuva toisesta.

Optiset isomeerit eroavat toisistaan ​​tapaan, jolla ne polarisoivat valon (enantiomeerit): isomeeri tekee sen vasemmalle (Levógiro) ja toinen oikealle (dekstrogia), aina tarkkailijan näkökulmasta.

Viitteet

1. AGS -analyyttinen. Mikä on polarimetri?. Haettu: Agsanalitica.com.
2. Chang, R. Kemia. 2013. Yhdestoista painos. McGraw Hill.
3. Gavira, J. Polarimetria. Haettu: Triplenlace.com.
4. Tieteelliset välineet. Polarimetrit. Palautettu: UV.On.
5. Valencian ammattikorkeakoulu. Polarimetrian soveltaminen jhk
   Sokerin puhtauden määrittäminen. Toipunut: Riunet.Tupla.On.