Los refractómetros son instrumentos muy usados para conocer su índice de refracción de casi cualquier sustancia, que es una de las propiedades físicas fundamentales de la materia.
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Tipos de Refractómetros
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¿Qué es un Refractómetro de Laboratorio?
Un refractómetro es un instrumento muy conocido por profesionales de laboratorio. Es un instrumento usado en refractometría y es uno de los principales encargados de averiguar el índice de refracción de cualquier sustancia líquida, gaseosa y algún que otro sólido; como el vidrio o las piedras preciosas.
Este instrumento se utiliza en varias áreas que necesitan conocer el índice de refracción de varias sustancias: Como, por ejemplo: medicina, gemología, mantenimiento de acuarios marinos, automovilismo, elaboración de cervezas y apicultura.
¿Qué es la Refractometría?
Es el área de la ciencia que se dedica al estudio y comprensión del índice de refracción de las sustancias. Y como el nombre lo indica, se usa el refractómetro para analizar dichas sustancias basándose en varias propiedades físicas del material o del entorno.
¿Qué es el Índice de Refracción?
El índice de refracción se usa bastante en la óptica. Es una propiedad física de los materiales que describe qué tan rápido puede viajar la luz a través del material. Para obtener el índice de un material es realizar el coeficiente entre la velocidad de la luz en el vacío (299792458 m/s) y la velocidad que recorre la luz por dicho material.
Para entenderlo mejor un ejemplo: El índice de refracción del agua es 1.333, es decir, que la luz va 1.333 más rápido en el vacío que en el agua. Cuanto más grande sea el índice, la velocidad que recorrerá la luz en el material será menor.
¿Qué es la Refracción?
La refracción es el cambio de dirección de una onda que pasa de un medio material a otro medio. Este fenómeno se produce por el grado de incidencia y por los índices de refracción de los dos materiales que pasa la luz. Aunque la refracción de la luz es el más estudiado, también se puede observar en las ondas sonoras y las ondas de agua. La refracción es la causante de que cuando metemos un objeto dentro del agua, la imagen de este se deforma.
Qué Mide un Refractómetro
El refractómetro mide el índice de refracción de las sustancias, es decir, cual es la proporción de cuan rápido va luz en el vacío que en la sustancia. Para ello se suelen usar varias escalas para describir tal índice. Las más utilizadas son: escala de Brix, escala de Oechsle, escala de Platón y la escala de Baumé.
Escala de Brix
Es una de las escalas más utilizadas dentro de las áreas en las que se utiliza en refractómetro. Por esta razón, los refractómetros que usan esta escala también reciben el nombre de brixómetros. Los grados Brix (ºBx) es el contenido de azúcar de una solución acuosa. Un gramo Brix es 1 gramo de sacarosa en 100 gramos de solución y representa la fuerza de la solución como porcentaje en masa. Se usa en las industrias del vino, azúcar, bebidas carbonatadas o soda, zumos de frutas, miel y jarabe de arce.
Escala de Oechsle
Esta escala sirve para la medición de la densidad de uva de mosto. Esta escala indica la madurez de la uva y el contenido de azúcar utilizado en la elaboración del vino. El nombre proviene de Ferdinand Oechsle quien invento esta escala. Un grado Oechsle (ºOe) corresponde a un gramo de la diferencia entre la masa de un litro de mosto a 20 ºC y 1 Kg. Por ejemplo, el mosto con una masa específica de 1084 gramos por litro tiene 84 ºOe.
Escala de Platón
La escala de Platón se utiliza en la elaboración de las cervezas. Aunque se puedan usar otras escalas esta es la más usada para conocer la gravedad específica de la cerveza. El inventor de esta escala fue el químico alemán Fritz Platón.
Escalas de Baumé
Este tipo es un par de escalas desarrolladas por el farmacéutico francés Antoine Baumé en 1768 para medir la densidad de varios líquidos. Los grados Baumé (Bº o Béº) sirve para medir la densidad de varios líquidos. Una escala mide la densidad de líquidos más pesados que el agua y la otra de líquidos más livianos que el agua. El grado Baumé del agua destilada es 0.
Otras mediciones
Estas escalas son muy utilizadas para el conocer la densidad específica de las sustancias líquidas y a partir de ahí conocer el índice de refracción. Para conocer el índice de refracción de los materiales sólidos se pueden usar fórmulas matemáticas y con un haz de luz incidirlo en un material y a partir de ahí aplicar fórmulas y conocerlo. La ley de Snell es la fórmula que describe la relación entre el grado de incidencia del haz de luz y el grado de refracción del haz tras cambiar de medio con el índice de refracción del medio se emite el haz de luz y el del material que refracta el haz.
Tipos de Refractómetros
El refractómetro se puede dividir en varios tipos: portátil o de mano, de laboratorio o Abbe y procesos en línea. Los primeros modelos son los refractómetros Abbe porque fue el inventor de este instrumento, aunque en la actualidad se usan más los refractómetros de mano, que a su vez estos se dividen en los tradicionales y los digitales.
Refractómetros de Mano
Los refractómetros de mano son instrumentos portátiles, es decir, tienen un tamaño y no necesitan de estar conectados a una red eléctrica para funcionar. Son los más usados porque son fáciles de transportar y de usar. Están formados por una superficie plana donde se coloca la solución líquida a estudiar y la parte ocular para observar la escala a la que está calibrada. Este tipo de refractómetros suelen estar calibrados en los grados Brix.
Refractómetros Abbe
El primer refractómetro fue inventado por Ernst Abbe. Estos primeros instrumentos necesitaban un termómetro incorporado para controlar que la temperatura no variara tanto. Porque en índice de refracción de los materiales varia a causa de la temperatura. Por esta razón se usaba agua en circulación para mantener una temperatura constante.
Refractómetros en Línea
Los refractómetros en línea son los más usados en control de calidad en las industrias. Se usa principalmente para los fluidos en todo momento y no es necesario el ojo humano, funciona con un sensor o varios. De este modo se puede automatizar procesos gracias a sus salidas analógicas y controlar con más facilidad por su pantalla digital.
Otros tipos
Existen otros tipos que no son tan usados o están diseñados para ciertas áreas específicas.
El refractómetro Rayleigh que se usa principalmente para medir el índice de radiación de los gases.
Varios refractómetros que usan distintos métodos para calcular el índice de refracción o mejorando los tipos anteriores. Por ejemplo, en la actualidad existen los refractómetros digitales de mano que no es necesario estar mirando por la parte ocular. Se coloca la muestra y en la pantalla que tiene muestra el resultado.
Uso del Refractómetro de Mano
Los refractómetros de mano son muy sencillos de usar. Primero de todo hay que quitar el protector, colocar agua destilada en el prisma y calibrar el instrumento. Luego de la calibración y después de cualquier uso limpiar el prisma con agua destilada.
Como Leer el refractómetro
Como este tipo de refractómetros usan la escala Brix, al ver por el ocular se verá la escala con las marcas de los grados Brix. Para saber los grados Brix de una solución líquida, colocarla encima del prisma y mirar a través del ocular.
Cuando se mira a través del ocular se podrá observar la escala de Brix y una marca. Dicha marca indicará que grados Brix tiene la solución.
Cómo Funciona un Refractómetro de Mano
Los refractómetros de mano o brixometros se basan en principios básicos de física, sobre todo en la óptica. El funcionamiento del refractómetro de mano está basado en la siguiente imagen:
Usos y Aplicaciones del Refractómetro
A continuación, una lista de los usos más comunes que se les da a los refractómetros:
- En medicina se usa para medir la proteína plasmática total en una muestra de sangre, la densidad específica de la orina.
- En gemología se usa para identificar el tipo de piedra preciosa
- Para el mantenimiento de acuarios marinos se mide la salinidad y la densidad específica del agua.
- En la industria del automóvil y el de maquinarias, se usa un refractómetro para medir la concentración del refrigerante.
- Para la elaboración de la cerveza y conocer la densidad específica antes de la fermentación para saber la cantidad de azúcares fermentables que potencialmente pueden convertirse en alcohol.
- En la apicultura para medir la cantidad de agua en la miel.
- Para hacer conservas, como la mermelada, la confitura y la miel.
Cómo se Calibra un Refractómetro
Para calibrar el refractómetro, primero hay que limpiarlo con agua destilada. Luego de la limpieza, se coloca agua destilada en el prisma. Mirar a través del ocular del refractómetro de mano y con un destornillador regular la escala hasta que la marca esté en el grado 0 ºB.
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