Fundamentos Esenciales de Cromatografía, Polarimetría y Propiedades Físicas en Química
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Cromatografía: Principios y Terminología Esencial
La cromatografía es un método fundamental que analiza y separa componentes en mezclas. Este concepto fue introducido por Mikhail Semenovich Tsvet.
Los elementos cromatográficos principales son la fase estacionaria (que da nombre al tipo de cromatografía, por ejemplo, "absorbente") y la fase móvil (que da la primera parte del nombre, por ejemplo, "eluyente").
En la cromatografía en columna, la fase estacionaria se mantiene dentro de un tubo delgado y la fase móvil es forzada a descender mediante presión o gravedad.
Un cromatograma es la representación gráfica de los resultados obtenidos de un proceso de cromatografía.
El eluyente es la sustancia que arrastra los compuestos de una mezcla; es, por definición, la fase móvil.
El eluido se refiere a la mezcla a la que se le realiza la cromatografía, también conocido como analito.
Finalmente, el eluato es la combinación de soluto y disolvente que sale de la columna durante el proceso cromatográfico.
Polarimetría y Estereoquímica: Interacción de la Luz con la Materia
La polarimetría es el estudio de la luz que mide la rotación angular de las sustancias ópticamente activas.
La luz es una radiación electromagnética que conforma el campo electromagnético y consta de partículas elementales sin masa, conocidas como fotones.
La estereoquímica es una rama de la química que estudia los compuestos orgánicos y, para comprender sus propiedades, considera su estructura en las tres dimensiones.
Un isómero se define como compuestos diferentes que poseen la misma fórmula molecular, pero presentan estructuras moleculares distintas y solo se diferencian por la orientación espacial de sus átomos.
Los enantiómeros son isómeros que son imágenes especulares no superponibles. Poseen propiedades físicas idénticas, como punto de fusión y ebullición; su única excepción es la dirección de la desviación de la luz polarizada.
Rotación de la Luz Polarizada
- Dextrogiras: Sustancias que giran el plano de polarización en el sentido de las agujas del reloj.
- Levógiras: Sustancias que giran el plano de polarización en sentido contrario a las agujas del reloj.
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. Entre los pioneros en este campo se encuentran Christian Huygens (1629-1695) y Jean-Baptiste Biot (1774-1862).
Los prismas de polarización son dispositivos que crean un haz de luz polarizada a partir de un haz de luz sin polarizar.
La birrefringencia (o doble refracción) es un fenómeno que desdobla un rayo de luz en dos rayos linealmente polarizados de manera perpendicular entre sí, como si el material tuviera dos índices de refracción.
Fórmula del Índice de Refracción
n (índice de refracción) = c (velocidad de la luz en el vacío) / v (velocidad de la luz en el medio)
Componentes de un Polarímetro
- Fuente de Luz: Debe ser monocromática, con una longitud de onda determinada que generalmente corresponde a la emisión del sodio (589 nm).
- Polarizador: Dispositivo destinado a producir luz linealmente polarizada.
- Semilámina Retardadora de Media Longitud de Onda: Cubre solo la mitad del polarizador, es transparente y descompone la luz en haces. Uno de los rayos retrasa su media longitud de onda respecto al otro.
- Analizador: Permite determinar el plano de polarización de la luz de transmisión después de interactuar con la muestra.
Propiedades Físicas Fundamentales
El punto de fusión es la temperatura a la cual un sólido pasa a estado líquido.
Entre los aparatos para determinar el punto de fusión se encuentran el Tubo de Thiele, Fisher-Johns, Rofler, Büchi y Thomas-Hoover.
El Tubo de Thiele es un tubo de vidrio con un brazo en forma de U unido al cuerpo, diseñado para contener y calentar en baño de aceite o glicerina.
La evaporación es un proceso que consiste en el paso lento y gradual de un estado líquido hacia el estado gaseoso.
La ebullición es el proceso en el que un líquido pasa a estado gaseoso de forma vigorosa, ocurriendo cuando la presión de vapor del líquido iguala la presión externa.
La presión de vapor es la presión que ejerce la fase gaseosa o vapor sobre la fase líquida en un sistema cerrado a una temperatura determinada.