Determinación Del Porcentaje De Sacarosa En Una Muestra Problema Por Polarimetría

Para realizar esta práctica era fundamental manejar algunos conceptos previos que nos pudieran ayudar a comprender la misma. Para comenzar, es de suma importancia tener en consideración el concepto de polarimetría y poder rotatorio. La polarimetría es la medición de la rotación angular de las sustancias ópticamente activas en un plano de luz polarizada, entendiendo como luz polarizada a las ondas electromagnéticas del espectro luminoso que oscila en solo un plano. Por su parte, el poder rotatorio es una propiedad que se mide con el polarímetro. Para explicar de mejor forma, haremos referencia a la sustancia con la que trabajaremos en el práctico: sacarosa. La sacarosa es una sustancia orgánica ópticamente activa. Sustancias ópticamente activas son isómeros espaciales o esteroisómeros que tienen la propiedad de producir una rotación del plano de polarización al incidir sobre la sustancia un haz de luz polarizada. Para que una sustancia posea actividad óptica su estructura debe carecer de algún elemento de simetría, los cuales pueden evidenciarse al no coincidir por superposición su estructura molecular con su imagen especular correspondiente.

Una vez explicado lo anterior, volvemos a la definición de poder rotatorio, siendo este entonces una característica del compuesto. La actividad óptica la tendrán las moléculas quirales, es decir aquellos compuestos orgánicos que contienen en su estructura un carbono quiral. Un carbono quiral será aquel carbono unido a cuatro grupos distintos. Con actividad óptica, nos referimos entonces –como ya mencionamos- a la capacidad de desviar el plano de la luz polarizada.

Luego de que la luz atraviesa una muestra que contiene moléculas ópticamente activas, se observa una variación en los grados de rotación del plano de luz. En una molécula quiral existen un par de enantiómeros que se diferenciarán por el poder rotatorio específico, ya que éstos desvían el plano en un mismo valor de grados pero en sentido opuesto. El poder rotatorio específico de una sustancia es la desviación que sufre el plano de polarización al atravesar la luz polarizada una disolución con concentración de 1 gramo de sustancia por cm³ en un recipiente de 10 cm de altura. El que lo desvía hacia la derecha (considerando hacia este lado los números positivos) se llamará dextrógiro, mientras que el que lo desvía hacia el otro lado levógiro. En el caso de la sacarosa, la sacarosa dextrógira poseerá un poder rotatorio específico igual a +66º ([α]=+66º) y la sacarosa levógira de -66º ([α]=-66º).

Entonces, ¿cómo puede detectarse esta rotación del plano de la luz polarizada?, se detecta y mide por medio de un instrumento llamado polarímetro. Consta de una fuente luminosa, dos lentes (Polaroid o Nicol), y entre ellas un tubo portador de la sustancia que se va a examinar para determinar su actividad óptica. La disposición de estas piezas es tal que la luz pasa por una de las lentes (polarizador), luego por el tubo, después por la segunda lente (analizador), y finalmente llega al ojo. Si el tubo está vacío, observamos que el máximo de luz alcanza al ojo cuando la disposición de ambas lentes es tal que dejan pasar luz que vibra en el mismo plano. Si rotamos la lente más cercana al ojo, por ejemplo, observamos que la luz se amortigua y alcanza un mínimo cuando la lente está perpendicular a su posición original. Ajustamos las lentes de modo que pase el máximo de luz. Luego colocamos en el tubo la muestra que se desea analizar.

Si la sustancia no afecta al plano de polarización, la transmisión lumínica sigue siendo máxima, y se dice que el compuesto es ópticamente inactivo. En cambio, si la sustancia desvía el plano de polarización, debe rotarse la lente más cercana al ojo para ajustarla al nuevo plano, si se quiere que la transmisión lumínica sea otra vez máxima; se dice que el compuesto es ópticamente activo. Tengamos en consideración que en el desarrollo de nuestra práctica no trabajamos buscando el máximo de luz sino el mínimo, ya que es más sencillo y el principio es el mismo.

Manejamos antes una serie de conceptos que también debemos tener en consideración, como el de esteroisómero y enantiómero. Un esteroisómero es un isómero que tiene la misma fórmula molecular y la misma secuencia de átomos enlazados, con los mismos enlaces entre sus átomos, pero difieren en la orientación tridimensional de sus átomos en el espacio. Continuando, los enantiómeros son esteroisómeros que se relacionan entre sí por una reflexión, es decir que son imágenes especulares entre sí, pero no son superponibles. Las manos humanas son un ejemplo macroscópico de esteroisomería mencionado en clase. Dos compuestos que son enantiómeros entre sí tienen las mismas propiedades físicas, a excepción de la dirección en que giran la luz polarizada.

Finalmente, durante el práctico y el registro de datos debimos tener en cuenta la apreciación y el alcance de los instrumentos de medida, así como las incertidumbres, ya que estos factores influirán en las soluciones preparadas y los resultados obtenidos. La incertidumbre de las medidas directas está dada por la apreciación del instrumento con el que trabajemos. Al hablar de apreciación de un instrumento nos referimos a la unidad mínima que el mismo puede medir, es la mínima división de la escala del mismo. Todos los instrumentos de medida con los que trabajamos poseen una apreciación. Por otro lado tenemos el concepto de alcance, siendo éste el valor máximo que el instrumento puede registrar.

La incertidumbre por su parte, ha sido definida por mucho tiempo como una estimación unida al resultado de un ensayo que caracteriza el intervalo de valores dentro de los cuales se afirma que está el valor verdadero. Esta definición comenzó a tener poca aplicación ya que como sabemos, dicho “valor verdadero” no puede llegar a conocerse. A partir de esto se ha definido la incertidumbre como un parámetro que se asocia al resultado de una medida que incluye el intervalo de valores que pueden ser razonablemente atribuidos a aquello que medimos. De aquí se desprende también el concepto de cifras significativas, y la consideración para que los resultados posean una cantidad razonable de las mismas. Las cifras significativas representan el uso de una escala de incertidumbre en determinadas aproximaciones. El uso de éstas considera que el último dígito de aproximación es incierto y ya que las cifras significativas son también aquellos dígitos de un número que se conocen con seguridad (o de los que existe cierta certeza), decimos que son el conjunto de la cifras seguras y las inseguras.

Objetivo del práctico

Como objetivo del práctico consideramos

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