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Refractómetro diferencial

Diagrama de la vista frontal general de un refractómetro diferencial. Un refractómetro diferencial ( DRI ), o detector de índice de refracción ( RI o RID ), es un detector que m...

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Diagrama de la vista frontal general de un refractómetro diferencial.

Un refractómetro diferencial ( DRI ), o detector de índice de refracción ( RI o RID ), es un detector que mide el índice de refracción de un analito en relación con el disolvente . Los DRI se utilizan a menudo como detectores en cromatografía líquida de alta resolución y cromatografía de exclusión por tamaño . Se consideran detectores universales porque pueden detectar cualquier sustancia con un índice de refracción diferente al del disolvente, pero tienen baja sensibilidad. [ 1 ]

Incremento del índice de refracción

El incremento del índice de refracción ,dnorteddo{\displaystyle {\frac {dn}{dC}}}, a menudo expresado en mL/g, [ 2 ] es el cambio en el índice de refracción de una solución en función de la concentración. Un refractómetro diferencial facilita la determinación de este término. [ 3 ] Las fuentes de luz típicas incluyen láser de helio-neón , láser de iones de argón y lámpara de vapor de sodio . [ 4 ] Hay dos compartimentos o celdas de flujo, uno para la muestra y otro para la solución de referencia. [ 5 ] [ 4 ]

La cuña o prisma óptico se sitúa después de las celdas y separa la luz proveniente de las celdas de flujo. [ 4 ] La diferencia en el índice de refracción provoca que los haces de luz se reflejen en ángulos diferentes. [ 6 ] [ 7 ] Esta diferencia se magnifica por la cuña/prisma óptico. [ 8 ]

Un detector que puede medir un rango de longitudes de onda, generalmente una matriz de fotodiodos , [ 4 ] [ 8 ] mide la posición de los dos caminos de la luz. El detector cuantifica el ángulo de refracción, que es proporcional al índice de refracción.

Operación general

Marcas comunes de refractómetros diferenciales

Existen diversas marcas de refractómetros diferenciales. Algunos modelos populares son:

Calibración de instrumentos y control de calidad

Todos los detectores de índice de refracción requieren calibración al configurar el instrumento por primera vez, así como un control de calidad periódico. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] La mayoría de los fabricantes recomiendan la calibración con agua pura y una solución de calibración de sacarosa con un índice de refracción conocido. [ 12 ] Una vez que el instrumento está en modo de calibración, el agua pura actúa como una lectura de línea base cero, mientras que la solución de sacarosa compara su RI conocido con la salida, y la máquina se ajusta en consecuencia. [ 13 ]

Después de que la bomba no se haya utilizado durante un tiempo, es necesario purgar los tubos para eliminar cualquier aire contaminado que se haya difundido en los canales. Esto generalmente se logra con alcohol isopropílico . [ 10 ]

Utilidad de datos

Los refractómetros diferenciales se utilizan con frecuencia para el análisis de muestras de polímeros en cromatografía de exclusión por tamaño. Otros tipos de información que se pueden obtener de los refractómetros diferenciales son:

Peso molecular

Dado que el peso molecular (o grado de polimerización) de un soluto corresponde a un incremento específico del índice de refracción, se puede graficar la relación entre el aumento del peso del soluto y el incremento del índice de refracción para determinar el peso molecular exacto de un soluto desconocido. [ 14 ]

Interacciones con el disolvente

El aumento de la adición de soluto alterará la viscosidad y la polarizabilidad del disolvente , que no pueden medirse con instrumentos que dependen de la baja viscosidad. [ 14 ] Dado que el refractómetro diferencial es una herramienta externa, [ 15 ] [ 16 ] la viscosidad del disolvente no representa una barrera física para la medición, lo que los convierte en detectores universales. [ 17 ]

Forma general

La forma de un soluto influirá en su dipolo inducido. [ 18 ] Esto afectará la polarizabilidad del disolvente, que afecta el índice de refracción. [ 19 ]

Consideraciones prácticas

Existen muchos factores prácticos que pueden afectar la precisión de un refractómetro diferencial.

Propiedades del soluto

Cuando se añaden solutos a un disolvente, estos modifican la densidad óptica de la solución. El tamaño, [ 20 ] la polarizabilidad [ 19 ] , la forma y la estructura molecular [ 20 ] de un soluto influyen en el índice de refracción de la solución. Generalmente, se observa una distribución gaussiana, aunque existen desviaciones. [ 20 ]

Temperatura

Se necesita una temperatura controlada para garantizar mediciones precisas, ya que la temperatura afecta muchas propiedades de una solución. [ 21 ] Si la temperatura cambia entre mediciones, esta variación se reflejará en el índice de refracción medido. [ 22 ]

Longitud de onda de la luz

La ecuación de Cauchy y la ecuación de Sellmeier describen el efecto de la longitud de onda sobre el índice de refracción del medio.

Aplicaciones

El uso y los resultados de los refractómetros diferenciales son valiosos en numerosos campos de la ciencia, y su teoría y función se aplican en diversas líneas de investigación, incluido el análisis de fármacos [ 23 ] y el seguimiento de nanopartículas . [ 24 ]

La naturaleza de los índices de refracción permite que los refractómetros diferenciales se utilicen junto con otros instrumentos de química analítica . Tras el uso de otras máquinas, los refractómetros diferenciales pueden caracterizar inmediatamente (y con mayor detalle) los compuestos que eluyen de cromatógrafos, espectrómetros y detectores, entre los que se incluyen:

Referencias

  1. ↑ Métodos instrumentales de análisis para estudiantes de pregrado. James W. Robinson, Eileen M. Skelly Frame, George M. Frame II. Marcel Dekker, 2005, pág. 810.
  2. ↑ "Índice de refracción diferencial, dn/dc" (PDF) .
  3. ↑ Dispersión de luz en soluciones de polímeros y dispersiones de nanopartículas . Springer Laboratory. 2007. doi : 10.1007/978-3-540-71951-9 . ISBN 978-3-540-71950-2.
  4. 1 2 3 4 "Guía del operador del refractómetro diferencial Waters 2410" (PDF) .
  5. ↑ "Índice de refracción diferencial, dn/dc" (PDF) .
  6. ↑ Barron, John. "Índice de refracción (IR) y estándares Brix: teoría y aplicación" (PDF) .
  7. ↑ Kőrösy, F. (agosto de 1954). "Un refractómetro diferencial modificado" . Nature . 174 (4423): 269. Bibcode : 1954Natur.174..269K . doi : 10.1038/174269b0 . ISSN 1476-4687 . 
  8. 1 2 de Angelis, M.; Tino, GM (2005-01-01), "Instrumentos ópticos" , en Bassani, Franco; Liedl, Gerald L.; Wyder, Peter (eds.), Enciclopedia de física de la materia condensada , Oxford: Elsevier, pp. 159–175 , doi : 10.1016/b0-12-369401-9/00492-7 , ISBN  978-0-12-369401-0, consultado el 18 de noviembre de 2024
  9. 1 2 "Detector de índice de refracción (RI) 2414" . Waters . Consultado el 4 de noviembre de 2024 .
  10. 1 2 3 "Detector de índice de refracción Infinity II 1260" . Agilent . Consultado el 4 de noviembre de 2024 .
  11. 1 2 "Detector de índice de refracción RefractoMax 521" . ThermoFisher Scientific . Consultado el 4 de noviembre de 2024 .
  12. ↑ Klongratog, B.; Suesut, T.; Nunak, N. (2013). "La incertidumbre en la medición de la concentración de soluciones de azúcar basada en el enfoque de densidad" . Advanced Materials Research . 811 : 358–364 . doi : 10.4028/www.scientific.net/AMR.811.358 . ISSN 1662-8985 . 
  13. ↑ Charles, DF; Meads, PF (1955-03-01). "Medición de la sustancia seca refractométrica de soluciones de sacarosa" . Química Analítica . 27 (3): 373– 379. doi : 10.1021/ac60099a013 . ISSN 0003-2700 . 
  14. 1 2 Han, Ying; Li, Dejie; Li, Deqiang; Chen, Wenwen; Mu, Shu'e; Chen, Yuqin; Chai, Jinling (2020-02-05). "Impacto del incremento del índice de refracción en la determinación del peso molecular del ácido hialurónico mediante la técnica de dispersión de luz láser multiángulo" . Scientific Reports . 10 (1): 1858. Bibcode : 2020NatSR..10.1858H . doi : 10.1038/ s41598-020-58992-7 . ISSN 2045-2322 . PMC 7002679. PMID 32024914 .   
  15. ↑ "Índice de refracción diferencial, dn/dc" (PDF) .
  16. ↑ "Guía del operador del refractómetro diferencial Waters 2410" (PDF) .
  17. ↑ "Detección del índice de refracción (RID)" . www.shimadzu.com . Consultado el 18 de noviembre de 2024 .
  18. ↑ "Fuerzas de dipolo inducido" . www.chem.purdue.edu . Consultado el 18 de noviembre de 2024 .
  19. 1 2 Pachucki, Krzysztof; Puchalski, Mariusz (30 de abril de 2019). "Índice de refracción y polarizabilidad generalizada" . Revisión física A. 99 (4) 041803. arXiv : 1902.05725 . Código Bib : 2019PhRvA..99d1803P . doi : 10.1103/PhysRevA.99.041803 . ISSN 2469-9926 . 
  20. 1 2 3 Zhao, Huaying; Brown, Patrick H.; Schuck, Peter (mayo de 2011). "Sobre la distribución de los incrementos del índice de refracción de las proteínas" . Biophysical Journal . 100 (9): 2309– 2317. Bibcode : 2011BpJ...100.2309Z . doi : 10.1016/j.bpj.2011.03.004 . ISSN 0006-3495 . PMC 3149238. PMID 21539801 .   
  21. ↑ Lu, Jue Xi; Tupper, Connor; Gutierrez, Alejandra V.; Murray, John (2024), "Bioquímica, disolución y solubilidad" , StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 28613752 , consultado el 18 de noviembre de 2024. 
  22. ↑ Held, Daniela (5 de diciembre de 2017). "Consejos y trucos GPC/SEC: Cómo tratar su detector RI" .
  23. ↑ Al-Sanea, Mohammad M.; Gamal, Mohammed (2022-07-01). "Revisión analítica crítica: Aplicaciones raras y recientes del detector de índice de refracción en el análisis cromatográfico de fármacos por HPLC" . Microchemical Journal . 178 107339. doi : 10.1016/j.microc.2022.107339 . ISSN 0026-265X . 
  24. ↑ van der Pol, Edwin; Coumans, Frank AW; Stürk, Auguste; Nieuwland, Rienk; van Leeuwen, Ton G. (12 de noviembre de 2014). "Determinación del índice de refracción de nanopartículas en suspensión mediante análisis de seguimiento de nanopartículas" . Nano Letras . 14 (11): 6195– 6201. Código bibliográfico : 2014NanoL..14.6195V . doi : 10.1021/nl503371p . ISSN 1530-6984 . PMID 25256919 .  
  25. ↑ Bruno, Alfredo E.; Krattiger, Beat (1995-01-01), "Capítulo 11 Detección del índice de refracción en columna de carbohidratos separados por HPLC y CE" , en El Rassi, Ziad (ed.), Journal of Chromatography Library , Carbohydrate Analysis, vol. 58, Elsevier, pp. 431–446 , doi : 10.1016/S0301-4770(08)60516-3 , ISBN   978-0-444-89981-1, consultado el 8 de noviembre de 2024
  26. ↑ LaCourse, William R. (2017-01-01), "Instrumentación HPLC" , Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering , Elsevier, ISBN 978-0-12-409547-2, consultado el 8 de noviembre de 2024
  27. ↑ Antony, Airin; Mitra, J. (2021-03-08). "Espectrofotometría UV/Vis asistida por índice de refracción para superar la interferencia espectral por impurezas" . Analytica Chimica Acta . 1149 : 238186. Bibcode : 2021AcAC.114938186A . doi : 10.1016/j.aca.2020.12.061 . ISSN 0003-2670 . PMID 33551061 .  
  28. ↑ Endo, Yasushi; Tagiri-Endo, Misako; Seo, Hwan-Sook; Fujimoto, Kenshiro (2001-03-09). "Identificación y cuantificación de especies moleculares de éter diacilglicerílico mediante cromatografía líquida de alta resolución en fase inversa con detección por índice de refracción y espectrometría de masas" . Journal of Chromatography A. 911 ( 1): 39– 45. doi : 10.1016/S0021-9673(00)01240-1 . ISSN 0021-9673 . PMID 11269594 .  
  29. ↑ Clement, A.; Yong, D.; Brechet, C. (abril de 1992). "Identificación simultánea de azúcares por HPLC utilizando detección por dispersión de luz evaporativa (ELSD) y detección por índice de refracción (RI). Aplicación a tejidos vegetales" . Journal of Liquid Chromatography . 15 (5): 805–817 . doi : 10.1080/10826079208018836 . ISSN 0148-3919 .