¿Qué es la refracción?
Cuando se pone un lápiz en el agua, la punta del lápiz aparece inclinada. Luego, si se hace lo mismo pero colocando el lápiz en una solución de agua azucarada, la punta del mismo aparecerá más inclinada. Este es el fenómeno de la refracción de la luz.
¿Qué son los refractómetros?
Los refractómetros son instrumentos de medición, en los que éste fenómeno de la refracción de la luz se pone en práctica. Ellos se basan en el principio por el cual, cuando aumenta la densidad de una sustancia (por ejemplo: cuando se disuelve el azúcar en el agua), el indice de refracción aumenta proporcionalmente. Existen dos tipos de refractómetros en función de la detección del índice de refracción; sistemas transparentes y sistemas de reflexión. Los refractometros portatiles y los refractómetro Abbe usan los sistemas transparentes, mientras que los refractómetros digitales usan los sistemas de reflexión.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA TRANSPARENTE.
· En la figura de abajo la detección es hecha utilizando el fenómeno refractivo producido en el limite del prisma. El indice de refracción del prisma es mucho mas grande que el del ejemplo.
· si la muestra es de baja concentración, el ángulo de refracción es grande (vea "A") debido a la gran diferencia en el índice de refracción entre el prisma y la muestra
· Si la muestra es concentrada, el ángulo de refracción es pequeño (vea "B") debido a la pequeña diferencia en el índice de refracción entre el prisma y la muestra.
El sistema de refracción para el refractómetro digital (sistema de reflexión) se detallará mas abajo. En la figura debajo, haz de luz A, que incide desde la parte baja izquierda del prisma, no es reflejada por el limite, pero pasa a través de la muestra. El haz de luz B se refleja por la cara derecha, directamente a lo largo del límite del prisma. El haz de luz C, incide en un ángulo demasiado grande para pasar a traves de la muestra, si no que es totalmente reflejado hacia el lado bajo y derecho del prisma. Como resultado, la línea límite es producida dividiendo la luz y la sombra en el otro lado de la línea punteada B en la figura. El ángulo de reflexión de esta línea es proporcional al índice de refracción, la posición de la línea límite entre la luz y los campos oscuros son captadas por un sensor y convertidas en índices refractivos.
UNIDAD DE MEDIDA (BRIX)
La Escala de Medición (%) muestra el porcentaje de concentración de los sólidos solubles contenidos en una muestra (solución de agua). El contenido de los sólidos solubles es el total de todos los sólidos disueltos en el agua, incluso el azúcar, las sales, las proteínas, los ácidos, etc., y la medida leída es el total de la suma de éstos. Básicamente, el porcentaje Brix (%) se calibra a la cantidad de gramos de azúcar contenidos en 100g de solución de azúcar. Así, al medir una solución de azúcar, Brix (%) debe ser perfectamente equivalente a la concentración real. Con soluciones que contienen otros componentes, sobre todo cuando uno quiere saber la concentración exacta, una tabla de conversión es necesaria.
Está diseñado para probar profesionalmente la concentración de muchos tipos de soluciones como: Jugos, Bebidas, Miel, Agua Salada, Fluido Vital, Alcohol, Leche y uvas, además de Fluidos para Limpieza, Fluidos para Baterías, Anticongelante y Fluidos Industriales, etc.
Es un instrumento óptico de precisión y manejo sencillo, que se basa en la refracción de la luz al pasar por un prisma.
1. Prisma
2. Cubre objetos
3. Tornillo de ajuste
4. Tubo espejo
5. Ocular
El instrumento mide el índice refractivo de la muestra. y presenta el resultado en partes por millar ( 0/00 ) y gravedad específica (d 20/20).
1. Ajuste a cero
Coloque agua destilada en el prisma; suficiente para cubrir el prisma completamente.
Cierre el cubre objetos y gire el tornillo de ajuste de manera que el límite claro/oscuro (conocida como la línea de sombra) se alinee con la línea de cero. Después del ajuste a cero, limpie el prisma con un paño suave.
2. Preparación de la muestra y lectura
Para tomar una lectura, coloque unas cuantas gotas del líquido de la muestra en el prisma de medición. Asegure agregar suficiente solución para cubrir todo el prisma.
Cierre el prisma para distribuir el líquido sobre toda la superficie del prisma sin burbujas de aire o puntos secos (vea el siguiente diagrama). Deje la muestra sobre el prisma durante aproximadamente 30 segundos.
Sostenga el instrumento bajo una fuente de luz, mire a través del ocular. La concentración de sal se determina por la intersección de los campos claro y oscuro (conocida como la línea de sombra) en la escala impresa. El lado izquierdo de la escala indica la gravedad específica y el lado derecho las partes por millar. Si la escala aparece fuera de enfoque, ajuste el ocular girando la porción moleteada.
Además, el instrumento presente un escudo ocular para prevenir que entre luz al ocular y ocasione reflejos.
Puede ser necesario ajustar la posición de la fuente de luz para aumentar el contraste de la línea de sombra. Bajo condiciones normales, el contraste óptimo se logra sosteniendo el instrumento bajo y perpendicular a una fuente de luz.
Una vez tomada una lectura, seque con un paño seco (no lave o enjuague) y coloque el instrumento en su estuche de plástico. Guarde el instrumento en un ambiente seco y seguro.
Temperatura es el factor singular de mayor importancia que afecta las lecturas del refractómetro y es una de las mayores fuentes de error en la medición. Sin embargo, este dispositivo incorpora compensación automática de temperatura y se alivia la preocupación por las variaciones de temperatura en las muestras de líquidos. Cando la temperatura ambiente varía de 20°C (68°F), automáticamente se ajustan las lecturas para compensar por la variación de temperatura entre 10°C a 30°C (50°F a 86°F).
Los refractómetros pueden ser de distintos tipos pero la mayoría se basan en el mismo principio. El principio básico de un Refractómetro está acorde con la Ley de Refracción.
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Los refractómetros requieren de su calibración, con el objeto de conocer el error y la incertidumbre del instrumento y de ésta forma asegurar la calidad del producto, dando cumplimiento a los requisitos del sistema de calidad del laboratorio. Otro aspecto importante que se deriva de mantener los refractómetros calibrados, es detectar un mal funcionamiento que puede ser anticipadamente corregido sin afectar el proceso por falla del instrumento.
Pasos para el uso del refractómetro.
¿Cómo funciona un refractómetro Abbe?
El refractómetro Abbe es el “abuelo” de todos los refractómetros modernos; fue desarrollado en 1869 por Ernst Abbe y sirve para determinar el índice de refracción. Gracias a su sencillo funcionamiento y su fiabilidad, todavía tiene cabida en los laboratorios. Las muestras sólidas o pastosas se miden con la misma facilidad que las líquidas. Para ello, el refractómetro hace uso del principio de refracción total, el cual tiene lugar en la capa límite entre el prisma y la muestra. El índice de refracción del prisma determina el límite superior del rango de medición, ya que este debe ser siempre mayor que el de la muestra.
Las muestras sólidas se cubren con un fluido de contacto con propiedades definidas, mientras que las muestras con un índice de refracción muy alto, como p. ej. las piedras preciosas, se deben analizar con un refractómetro especial para piedras preciosas.
Otra gran ventaja de los refractómetros Abbe es su capacidad de poder efectuar no sólo mediciones de muestras solidas, sino también de masas y de muestras teñidas y turbias.
Partes del refractómetro:
1.Ocular
2. Ensamble de iluminación de la muestra
3. Perillas de abertura del prisma
4. Prisma secundario
5. Prisma principal
6. Termistor
7. Ensamble de la iluminación de la escala
8. Caja desecadora
9. Conexiones de entrada y salida de agua para el control de temperatura
l0. Tornillo de ajuste
11. Perilla de compensación de color
12. Perilla de medición
13. termómetro.
2. Ensamble de iluminación de la muestra
3. Perillas de abertura del prisma
4. Prisma secundario
5. Prisma principal
6. Termistor
7. Ensamble de la iluminación de la escala
8. Caja desecadora
9. Conexiones de entrada y salida de agua para el control de temperatura
l0. Tornillo de ajuste
11. Perilla de compensación de color
12. Perilla de medición
13. termómetro.
Calibración:
1. Colocar de 2 a 3 gotas de agua destilada en la superficie del prisma principal con una jeringa.
2. Cierre el prisma secundario y observa a través del ocular.
3. Ajusta la escala, a 1.333 ( Brix 0%).
2. Cierre el prisma secundario y observa a través del ocular.
3. Ajusta la escala, a 1.333 ( Brix 0%).
Técnica de calibración del refractómetro.
En toda la técnica refracta métrica es necesario realizar calibraciones periódicas del instrumento. Como patrones para este fin se utilizan líquidos puros como agua ( nD 20=1.3330). Tolueno (nD 20=1.4969), y metilciclohexano (nD 20=1.4231). Estos dos últimos compuestos obtenerse del National Bureau of standard como muestras certificadas con índices de cinco decimales a 20, 25 y 30°C y para cada uno de siete longitudes de onda. Puede emplearse también como referencia una pieza de vidrio de prueba, proporcionada con muchos refractómetros. La diferencia entre el índice de refracción del patrón y la lectura de la escala del instrumento se aplica como una corrección aritmética en las determinaciones posteriores. Alternativamente, con el refractómetro de Abbe puede ajustarse mecánicamente el objetivo del telescopio de modo que el instrumento indique el índice de refracción apropiado para el patrón.
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