Polarimetri, Jenis, Aplikasi, Keuntungan dan Kerugian Yayasan

Itu Polarimetri Ini mengukur rotasi bahwa sinar dari cahaya terpolarisasi ketika melintasi zat aktif secara optik yang bisa menjadi kristal (misalnya turmalin) atau larutan gula.

Ini adalah teknik sederhana, milik metode analisis optik dan dengan banyak aplikasi, terutama di industri kimia dan pertanian untuk menentukan konsentrasi solusi manis.

Gambar 1. Polarimeter otomatis digital. Sumber: Wikimedia Commons. KE.Krüss Optronic GmbH, http: // www.Krues.com/work/produce/polarimeter [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/akta.di)] [TOC]

Dasar

Fondasi fisik teknik ini terletak pada sifat -sifat cahaya sebagai gelombang elektromagnetik, yang terdiri dari medan listrik dan gerakan magnetik lain dalam arah yang saling tegak lurus.

Gelombang elektromagnetik adalah transversal, yang berarti bahwa bidang -bidang ini pada gilirannya menyebar ke arah tegak lurus terhadap mereka, menurut Gambar 2.

Namun, karena bidang ini terdiri dari banyak kereta gelombang yang berasal dari masing -masing atom, dan masing -masing berosilasi dalam arah yang berbeda, cahaya alami atau yang berasal dari bola lampu pijar tidak terpolarisasi.

Di sisi lain, ketika osilasi lapangan terjadi dalam arah preferensial, dikatakan bahwa cahaya terpolarisasi. Ini dapat dicapai dengan meninggalkan balok bercahaya melalui zat -zat tertentu yang mampu memblokir komponen yang tidak diinginkan dan hanya memungkinkan satu untuk menjadi transparan khusus.

Gambar 2. Animasi medan elektromagnetik menyebar di sepanjang sumbu x. Sumber: Wikimedia Commons. And1mu [cc by-sa (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)].

Jika juga gelombang cahaya terdiri dari panjang gelombang tunggal, Anda memiliki balok Linear monokromatik terpolarisasi.

Bahan yang bertindak sebagai filter untuk mencapai ini disebut polarizer atau analisis. Dan ada zat yang merespons cahaya terpolarisasi, memutar bidang polarisasi. Mereka dikenal sebagai zat aktif secara optik, misalnya gula.

Jenis polarimeter

Secara umum, polarimeter dapat berupa: manual, otomatis dan semi -otomatik dan digital.

Manual

Polarimeter manual digunakan di laboratorium pengajaran dan laboratorium kecil, sedangkan otomatis lebih disukai ketika banyak tindakan yang harus diambil, karena mereka meminimalkan waktu yang dihabiskan dalam pengukuran.

Otomatis dan Digital

Model otomatis dan digital dilengkapi dengan detektor fotoelektrik, sensor yang memancarkan respons terhadap perubahan cahaya dan sangat meningkatkan keakuratan langkah -langkah. Ada juga orang yang menawarkan membaca di layar digital, sangat mudah dioperasikan.

Dapat melayani Anda: karbonoid: elemen, karakteristik dan penggunaan

Untuk mengilustrasikan fungsi umum polarimeter, maka salah satu tipe optik manual dijelaskan.

Operasi dan bagian

Polarimeter dasar membuat dua prisma dari Nicol atau Polaroid Sheets, di tengahnya zat aktif yang dianalisis secara optik akan dianalisis berada.

William Nicol (1768-1851) adalah seorang fisikawan Skotlandia yang mendedikasikan sebagian besar karirnya untuk instrumentasi. Menggunakan kristal kalsit atau spatis dari Islandia, mineral yang mampu membuka petir kejadian, Nicol yang dibuat pada tahun 1828 sebuah prisma yang dapat diperoleh oleh cahaya terpolarisasi. Itu banyak digunakan dalam pembangunan polarimeter.

Gambar 4. Birrefringent Calcita Crystal. Sumber: Wikimedia Commons. APN MJM [CC BYS-S (https: // CreateVecommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)].

Bagian utama dari polarimeter adalah:

- Sumber cahaya. Umumnya lampu uap natrium, tungsten atau merkuri, yang panjang gelombangnya diketahui.

- Polarizer. Model kuno menggunakan prisma Nicol, di sisi lain, yang paling modern biasanya menggunakan lembaran polaroid, terbuat dari molekul hidrokarbon rantai panjang dengan atom yodium.

- Sebuah situs. Di mana zat yang akan dianalisis ditempatkan, yang panjangnya bervariasi, tetapi diketahui dengan tepat.

- Ocular dan indikator yang dilengkapi dengan skala dengan nonios. Sehingga pengamat mengukur daya rotasi sampel secara tepat. Model otomatis memiliki sensor fotoelektrik.

- Selain indikator panjang gelombang dan panjang gelombang. Karena kekuatan rotasi banyak zat tergantung pada parameter ini.

Gambar 5. Skema polarimeter manual. Sumber: Chang, R. Kimia.

Laurent Polarimeter

Dalam prosedur yang dijelaskan ada ketidaknyamanan kecil ketika pengamat menyesuaikan cahaya minimum, karena mata manusia tidak dapat mendeteksi variasi luminositas yang sangat kecil.

Untuk memperbaiki masalah ini, laurent polarimeter menambahkan setengah retarder semi-laminter, terbuat dari bahan birrefringent.

Dengan cara ini, pengamat memiliki jendela bidik dua atau tiga daerah yang berdekatan dari luminositas yang berbeda, yang disebut bidang. Ini lebih mudah bagi mata untuk membedakan kadar luminositas.

Anda memiliki ukuran yang paling akurat ketika penganalisa diputar sedemikian rupa sehingga semua bidang sama pingsannya.

Gambar 6. Bacaan polarimeter manual. Sumber: f. Zapata.

Hukum Biot

Hukum Biot menghubungkan kekuatan rotasi α zat aktif secara optik, diukur dalam derajat seksualmal, dengan konsentrasi C zat ini - ketika itu adalah solusi - dan geometri sistem optik.

Itu dapat melayani Anda: asam hipofisis (h3po2): sifat, penggunaan dan reagen

Itulah sebabnya deskripsi polarimeter ditekankan, di mana nilai -nilai panjang gelombang cahaya dan portamuestra harus diketahui.

Konstanta proporsionalitas dilambangkan [α] dan disebut Daya putar spesifik solusinya. Itu tergantung pada panjang gelombang λ dari cahaya datang dan suhu t sampel. Nilai [α] biasanya ditabulasi pada 20 ºC untuk cahaya natrium, khususnya, yang panjang gelombangnya 589,3 nm.

Menurut jenis senyawa yang akan dianalisis, undang -undang BIOT mengadopsi berbagai cara:

- Padatan aktif secara optik: α = [α].ℓ

- Cairan murni: α = [α]. ℓ.ρ

- Solusi dengan zat terlarut yang memiliki aktivitas optik: α = [α]. ℓ.C

- Sampel dengan beberapa komponen aktif secara optik: ∑ α_yo

Dengan besaran tambahan berikut dan unitnya:

- Panjang sampel: ℓ (dalam mm untuk padatan dan DM untuk cairan)

- Kepadatan cair: ρ (dalam g/ml)

- Konsentrasi: C (dalam g/ml atau molaritas)

Keuntungan dan kerugian

Polarimeter adalah instrumen laboratorium yang sangat berguna di berbagai area dan setiap jenis polarimeter memiliki keuntungan sesuai dengan penggunaan yang akan diberikan.

Keuntungan besar dari teknik itu sendiri adalah bahwa itu adalah tes yang tidak merusak dan tepat saat menganalisis wajah, berharga atau karena alasan tertentu mereka tidak dapat menggandakan. Namun, polarimetri tidak berlaku untuk zat apa pun, hanya untuk yang memiliki aktivitas atau zat optik Quiral, seperti yang juga diketahui.

Juga perlu untuk mempertimbangkan bahwa keberadaan kotoran memperkenalkan kesalahan dalam hasil.

Sudut rotasi yang dihasilkan oleh zat yang dianalisis sejalan dengan karakteristiknya: jenis molekul, konsentrasi larutan dan bahkan pelarut yang digunakan. Untuk mendapatkan semua data ini, Anda harus tahu persis panjang gelombang cahaya yang digunakan, suhu dan panjang wadah sampel pemegang.

Keakuratan yang diinginkan untuk menganalisis sampel sangat menentukan saat memilih peralatan yang sesuai. Dan biayanya juga.

Keuntungan dan Kerugian Polarimeter Manual

- Mereka biasanya lebih murah, meskipun ada versi digital berbuah rendah juga. Adapun ini ada banyak penawaran.

- Mereka cocok untuk digunakan di laboratorium pengajaran dan sebagai pelatihan, karena mereka membantu operator membiasakan dirinya dengan aspek teoretis dan praktis dari teknik ini.

Itu dapat melayani Anda: asam periódic (HIO4): apa itu, struktur, sifat, penggunaan

- Mereka hampir selalu perawatan rendah.

- Mereka tahan dan tahan lama.

- Membaca ukurannya sedikit lebih melelahkan, terutama jika zat yang akan dianalisis adalah daya putar rendah, sehingga operator biasanya bersifat pribadi khusus.

Keuntungan dan Kerugian Polarimeter Otomatis dan Digital

- Mereka mudah dimanipulasi dan membaca, mereka tidak memerlukan personel khusus untuk operasi mereka.

- Polarimeter digital dapat mengekspor data ke printer atau perangkat penyimpanan.

- Polarimeter otomatis membutuhkan waktu pengukuran yang lebih sedikit (sekitar 1 detik).

- Mereka memiliki opsi untuk diukur berdasarkan interval.

- Detektor fotoelektrik memungkinkan untuk menganalisis zat dengan daya putar rendah.

- Mengontrol suhu secara efisien, parameter yang paling mempengaruhi pengukuran.

- Beberapa model mahal.

- Mereka membutuhkan pemeliharaan.

Aplikasi

Polarimetri memiliki sejumlah besar aplikasi, sebagaimana dinyatakan di awal. Area beragam dan senyawa yang akan dianalisis juga bisa menjadi organik dan anorganik. Adalah beberapa dari mereka:

- Dalam kontrol kualitas farmasi, membantu menentukan bahwa zat yang digunakan dalam pembuatan obat -obatan memiliki konsentrasi dan kemurnian yang sesuai.

- Untuk kontrol kualitas industri makanan, menganalisis kemurnian gula, serta kontennya dalam minuman dan permen. Polarimeter yang digunakan dengan cara ini juga disebut Saktror dan menggunakan skala tertentu, berbeda dari yang digunakan dalam aplikasi lain: skala ºZ.

Gambar 7. Kualitas kadar gula dalam anggur dan jus buah dilakukan dengan polarimetri. Sumber: Pixabay.

- Juga dalam teknologi makanan digunakan untuk menemukan kandungan pati dari sampel.

- Dalam astrofisika, polarimetri digunakan untuk menganalisis polarisasi cahaya pada bintang -bintang dan studi medan magnet yang ada di lingkungan astronomi dan perannya dalam dinamika bintang.

- Polarimetri berguna dalam mendeteksi pandangan pandangan.

- Di perangkat penginderaan jauh satelit untuk pengamatan kapal di laut lepas, daerah polusi di tengah laut atau di darat, berkat pengambilan gambar kontras tinggi.

- Industri kimia menggunakan polarimetri untuk membedakan antara Isomer optik. Zat -zat ini memiliki sifat kimia yang identik, karena molekulnya memiliki komposisi dan struktur yang sama, tetapi satu adalah gambar cermin dari yang lain.

Isomer optik berbeda dalam cara mereka mempolarisasi cahaya (enansiomer): seorang isomer melakukannya di sebelah kiri (levógiro) dan yang lain ke kanan (dextrogyry), selalu dari sudut pandang pengamat sang pengamat.

Referensi

1. Analitik ags. Untuk apa polarimeter?. Diperoleh dari: agsanalitica.com.
2. Chang, R. Kimia. 2013. Edisi Kesebelas. Bukit McGraw.
3. Gavira, J. Polarimetri. Diperoleh dari: Triplenlace.com.
4. Instrumen Ilmiah. Polarimeter. Dipulihkan dari: UV.adalah.
5. Universitas Politeknik Valencia. Penerapan polarimetri untuk
   Penentuan kemurnian gula. Pulih dari: riunet.Upv.adalah.