Refractometria

El método del ángulo límite para la reflexión total es el que se usa comunmente. Se describirán tres instrumentos típicos: los refractómetros de Pulfrich, de Abbe y de inmersión. Mayor ángulo de incidencia de un rayo en un prisma que permite su refracción. Si el ángulo de incidencia es mayor que el límite, se produce una reflexión. Ángulo límite o crítico: la medida de este ángulo permite conocer n de la muestra.

Es el más simple de todos. Requiere sólo 10-15 ml de muestra. En prisma simple va montado en un telescopio que contiene el compensador y el ocular. La escala se sitúa debajo del ocular dentro del tubo. La superficie inferior del prisma se sumerge en un pequeño vaso que contiene a la muestra, con un espejo debajo para reflejar la luz hacia arriba a través del líquido.

Este refractómetro opera con luz monocromática de sodio y se emplea para trabajos de mayor precisión , alcanzando con buena garantía la quinta cifra decimal en la expresión del valor de índice de refracción. Se usa sobre todo para medidas precisas en disoluciones o líquidos muy volátiles, reactivos o higroscópicos, para placas sólidas, y para medidas de dispersión. Los valores absolutos obtenidos no son fiables en la quinta cifra decimal, pero una comparación a dos longitudes de onda o con dos sustancias puede dar una precisión de ±1x10-5. Los sólidos o líquidos con índices entre 1,33 y 1,86 pueden ser determinados en un amplio intervalo de temperaturas. El índice de refracción n no puede ser determinado directamente, sino después de una serie de observaciones. Una vez estabilizado el aparato es posible obtener el índice en unos cinco minutos.

En estos aparatos se mide el desplazamiento del rayo refractado en relación al rayo incidente, en vez de medir el desplazamiento de la línea de separación entre la zona clara y obscura debido al ángulo límite. Se construye un prisma con la muestra y el índice se calcula en base al desplazamiento angulas de la luz al pasar por la muestra. Si la muestra es líquida se coloca en un recipiente en forma de prisma. La precisión es unas dos veces superior a la obtenida con el refractómetro de Abbé. No hay límite en la determinación de índices de refracción y se puede trabajar en un mayor número de longitudes de onda, incluso zonas del ultravioleta o infrarrojo cercano, si se usan prismas de cuarzo. Entre estos aparatos están los refractómetros diferenciales.

Se emplean primariamente para el análisis de mezclas líquidas. Se aplican a cualquier mezcla cuyo índice de refracción es una función simple de la composición; esto incluye aproximadamente a todos los sistemas binarios. En la medida de los índices de refracción siempre es un problema la temperatura que debe controlarse cuidadosamente. Estos instrumentos emplean una sola célula a través de la cual la luz es transmitida. El rayo es difractado un ángulo cuyo valor depende de la diferencia del índice de refracción entre la muestra y una muestra estándar que constituye una parte de la célula. El ángulo de refracción se mide con un dispositivo fotoeléctrico. La aplicabilidad al análisis de líquidos es mediante un procedimiento empírico. Muestras de composición química conocida se hacen pasar a través del instrumento, obteniendo así una curva de composición frente a lecturas del refractómetro. Algunos instrumentos pueden dar rangos de valores hasta � n = 10-5 a cualquier valor nominal. La mínima diferencia de índice detectable es del 1% para rango de 10-7 unidades del índice de refracción para los instrumentos más precisos. La precisión viene condicionada por los cambios de temperatura y deformaciones del aparato.