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POLARIMETRÍA

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Precisar conceptos de: Polarización, actividad óptica, enantiómeros, mezcla racémica, rotación específica, polarímetro.

Describir el fenómeno de actividad óptica rotatoria, así como las características que deben cumplir las sustancias para que presenten este fenómeno.

Presentar los distintos componentes de un polarímetro y el fundamento de su funcionamiento.

Aplicar la polarimetría para análisis cualitativo y cuantitativo.

Objetivos

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La luz blanca no se nueve en un solo plano, de hecho, las ondas de luz existen en todos los planos alrededor de la línea de desplazamiento. Hay un número infinito de dichos planos

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Se logra con un filtro polarizante.

Algunos compuestos poseen la propiedad de rotar el plano de luz polarizada, esta propiedad se denomina rotación óptica o actividad óptica.

Polarización de la luz

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Paso de un haz monocromatico polarizado a través de los dos ejes de un cristal anisotrópico de calcita.

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Prisma de Nicol

Descompone un haz no polarizado en dos haces polarizados en un plano a 90° entre si.

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Para que un compuesto posea actividad óptica debe poseer un átomo de carbono asimétrico en su estructura molecular.

Un átomo de carbono asimétrico es uno que posee cuatro grupos estructurales diferentes unidos a el. Ej. 2-butanol.

Actividad óptica

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Una estructura que tienen un átomos de carbono asimétricos poseen una imagen no sobreponibles, lo cual significa que cuando se ha representado una estructura como el 2-propanol, de hecho se ha representado dos compuestos con un dibujo. Un par de estructuas que no son imágenes al espejo sobreponibles se denominan enantiomeros.

Enantiómeros

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Los compuestos que forman un par de enantiomeros poseen identicas propiedades físicas como color, olor, p.eb. Solubilidad, IR, viscosidad, etc). Tienen inclusive espectros de infrarrojo identicos y solo varían en la dirección que rotan la luz polarizada en un plano. Los enantiomeros giran el planode luz polarizada en direcciones opuestas con la misma magnitud.

Propiedades de los enantiómeros

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Por métodos convencionales no es posible la separación de mezclas racémicas porque los enantiómeros son idénticos con respecto a las propiedades que se utilizan en los procesos de separación clásicos.

Sin embargo, por métodos químicos es posible separlarlos. Los enantiómeros reaccionan de forma diferente en ciertas condiciones.

Algunas reacciones biológicas son estereo - específicas y diferencian una estructura de otra de un par de enantiómeros. De ello una estructura de un sol enantiómero se puede encontrar en la naturaleza.

Separación de enantiómeros

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La mayoría de las veces, los enantiomeros se ecuentran mezclados en las mismas proporciones. Las mezclas de enantiómeros mezclados en las mismas proporciones no son ópticamnte activos por que la rotación en una dirección por una estructura se cancela por la rotación en la dirección opuesta por la otra estructura

De aquí, el 2-butanol, como normalmente se obtiene de un proveedor químico, no es opticamente activo. Resumiendo: una mezcla equimolar de dos enantiómeros se cococe como mezcla racemica y es opticamente inactiva.

Mezcla racémica

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La rotación óptica generalmente se reporta como rotación específica.

Las condiciones estándares para reportar la rotación específica son: Temperatura de 25 °C y longitud de onda de 589.3 nm (la lineal de emisión primaria del sodio),

Para calcular la rotación específica , divida el ángulo de rotación medido y simbolizado por la letra griega teta θ por la concentración en g/ml y la longitud de la celda en decímetros.

Rotación específica

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Instrumento que mide la rotación de la luz polarizada en un plano.

Un polarímetro simple consiste de una fuente de luz , un filtro polarizador, una celda para la muestra y un dispositivo para observar la luz polarizada.

Polarímetro

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Polarímetro visual óptico

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Utiliza una fuente de luz monocromática (línea D del sodio) que al pasar por un polarizador (cristal que deja pasar luz que vibra en un solo plano) genera un solo vector del campo eléctrico en un solo plano. Si dicha luz mocrocromática polarizada en un plano se hace pasar a través de una muestra que presente actividad óptica, se producidirá una rotación del eje de la luz polarizada que se apreciará utilizando un analizador (otro polarizador) y una escala graduada.

Polarímetro

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La polarimetría es una técnica que se basa en la medición de la rotación óptica producida sobre un haz de luz polarizada al pasar por una sustancia ópticamente activa.

La actividad óptica rotatoria de una sustancia, tiene su origen en la asimetría estructural de las moléculas

La polarimetría

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El grado exacto de la rotación depende de la cantiad de enantiómeros presentes en el trayecto óptico de la celda. Por lo tanto, se puede medir la concentración de un enantiómero con un polarímetro.

El grado de rotación también depende de la temperatura y de la longitud de la celda y de la longitud de onda empleada.

Rotación observada

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Para calcular el poder rotatorio específico de una muestra, a una determinada longitud de onda y temperatura utilice la siguiente fórmula.

Cálculo del poder rotatorio

ml) x (gdm

D C x lα

α

[α]: rotación óptica específica (º.ml.dm-1.g-1) l

Pablo Acereto Escoffié FIQ-UADY 20

Rotación específicaMuestra debe ser pura

Muestras sólidas 200 a 500 mg Muestras líquidas Diluidas / sin diluirSolventes Agua, metanol, cloroformo

Operación Eliminación de burbujasCalibración: Llevar a cero con el blanco

Cálculo: Rotación específica ()TD = x 100 / l x c

Donde: es la rotación observada en gradosl es la longitud de la celda en dmc es la concentración en g / 100 ml (g/ml)

Expresión de resultados ()20D = + 65.2 ( c 1, H2O)

Pablo Acereto Escoffié FIQ-UADY 21

Ejercicio

Una muestra de 1.5 g de coniína, el extracto tóxico de la circuta, se disolvió en 10 ml de etanol y se colocó en una celda de 5.00 cm de longitud. La rotación observada en la línea D del sodio fue de +1.21°. Calcule la [ ]D =de la coniína

ml) x (gdm

D C x lα

α

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Aplicaciones de la Polarimetría

Análisis cualitativo

Análisis cuantitativo

Estudios de cinética