Polarimetry Tutorial

Summary

El polarimetría es una técnica utilizada en química para determinar la rotación de la luz polarizada por sustancias ópticas activas. Esto permite diferenciar enantiómeros, es decir, isómeros estereoisómeros no superponibles que son imágenes espejadas. La rotación se mide en grados y depende de la concentración y el largo del tubo en el polarímetro. El procedimiento incluye preparar una solución con el compuesto desconocido, calibrar el equipo con agua y luego medir la rotación con la solución. Los resultados se comparan con valores literarios para identificar la molécula. La precisión es crucial y se debe registrar cualquier error experimental.

Takeaways

• 🔬 La polarimetría es utilizada en química para determinar el ángulo de rotación de una sustancia ópticamente activa mediante la luz polarizada.
• 🌀 La luz polarizada puede desplazarse en sentido horario o antihorario, y la cantidad de desplazamiento determina el ángulo de rotación.
• 🔍 La polarimetría es importante en química porque permite diferenciar enantiómeros, que son estereoisómeros no superpuestos que son imágenes espejadas una del otro.
• 🌡️ Otras técnicas como el punto de fusión pueden ser inconclusivas para identificar enantiómeros, ya que estos tienen puntos de fusión idénticos.
• 📐 El valor de rotación específica depende de factores como la concentración de la sustancia y el largo del tubo utilizado en el polarímetro.
• 🧪 Se debe preparar la solución con la sustancia desconocida, notando su concentración y utilizando un frasco volumétrico para la preparación.
• 🚰 Se debe limpiar el soporte de muestras del polarímetro con agua deionizada y calibrar el equipo con agua deionizada para asegurar la ausencia de burbujas.
• 🔭 Al calibrar, se ajusta el polarímetro hasta que se vea un círculo de color uniforme a través del ocular y los ceros del vernier estén alineados.
• 📉 Se toma la lectura del ángulo de rotación observado, teniendo en cuenta si es positivo o negativo, y se ajusta el dial para ver un círculo completo.
• ⚖️ El valor de rotación óptica observado se utiliza para calcular la rotación específica dividiéndolo entre la concentración de la solución y el largo del tubo.
• 📚 La rotación óptica final se compara con valores de la literatura para identificar la compuesto en cuestión, teniendo en cuenta posibles errores experimentales.

Q & A

¿Para qué se utiliza la polarimetría en química?

La polarimetría se utiliza en química para determinar el ángulo de rotación de una sustancia ópticamente activa utilizando luz polarizada. Esto permite diferenciar entre enantiómeros, que son estereoisómeros no superpuestos que son imágenes espejadas una del otro.

¿Qué es un enantiómero y por qué es importante diferenciarlos?

Los enantiómeros son stereoisómeros que son imágenes espejadas de uno a otro pero no se pueden superponer. Son importantes diferenciarlos porque pueden tener propiedades físicas, químicas y biológicas diferentes, lo que puede afectar su reacción en organismos vivos.

¿Cómo se determina el ángulo de rotación utilizando luz polarizada?

El ángulo de rotación se determina observando el desplazamiento de la luz polarizada, que puede ser en sentido horario o antihorario, a través de una sustancia ópticamente activa.

¿Cuál es la importancia de la polarimetría para la identificación de enantiómeros?

La polarimetría es crucial para la identificación de enantiómeros porque permite medir su actividad óptica, una propiedad que no se puede determinar mediante otras técnicas como el punto de fusión.

¿Cómo se prepara una solución para medir su rotación óptica en un polarímetro?

Para preparar una solución, se pesa una cantidad deseada de sustancia en un frasco volumétrico, se enciende con agua deionizada hasta el punto medio, se llena hasta la línea con una pipeta de vidrio y se disuelve agitando el frasco.

¿Cómo se calibra un polarímetro antes de tomar lecturas?

Para calibrar un polarímetro, se llena el soporte de muestras con agua deionizada, se asegura que no haya burbujas y se coloca en el tubo del polarímetro. Se ajusta hasta que se vea un círculo de color uniforme a través del ojo y los ceros en la escala vernier estén alineados.

¿Cómo se toman las lecturas en el polarímetro una vez calibrado?

Después de calibrar, se vacía el agua deionizada y se llena el soporte con la solución preparada. Se coloca en el polarímetro y se ajusta el dial hasta que se vea un círculo completo, luego se lee el grado de rotación usando los números en las escalas exterior e interior.

¿Qué indica un ángulo de rotación negativo en un polarímetro?

Un ángulo de rotación negativo indica que la sustancia tiene una rotación en sentido contrario a las agujas del reloj (lecho) o que la lectura se tomó del lado incorrecto del polarímetro.

¿Cómo se calcula la rotación específica una vez obtenida la rotación observada?

La rotación específica se calcula dividiendo la rotación observada entre la concentración de la solución y el largo del tubo. Este valor se compara con valores de la literatura para identificar la sustancia.

¿Qué pasos se deben seguir al finalizar el experimento con polarimetría?

Al finalizar, se deben esterilizar todos los utensilios y devolverlos a su lugar designado. También es importante registrar todos los resultados y posibles errores en el cuaderno de laboratorio.

Outlines

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🔬 Introducción a la Polarimetría

La polarimetría es una técnica utilizada en la química para determinar el ángulo de rotación de una sustancia ópticamente activa mediante la luz polarizada. Esta luz puede girar en sentido horario o antihorario, y la cantidad de giro nos indica el ángulo de rotación. Es fundamental para distinguir entre enantiómeros, que son isómeros estereoisómeros que son imágenes espejadas pero no se superponen. A diferencia de otras técnicas como el punto de fusión, la polarimetría permite identificar enantiómeros debido a su actividad óptica. La rotación específica depende de factores como la concentración de la sustancia y el largo del tubo en la máquina polarimétrica. Se describe el proceso de preparación de la solución con la sustancia desconocida, su dilución en un frasco volumétrico y la limpieza del soporte de muestras de la polarímetro. Además, se explica cómo calibrar la máquina con agua deionizada y cómo realizar la lectura de la rotación de la luz polarizada.

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📏 Procedimiento de Medición y Análisis de Resultados

Este párrafo detalla cómo realizar la medición de rotación en la polarímetro. Se observa un círculo semioscuro a la izquierda y a la derecha, y se ajusta el dial hasta que se vea un círculo completo. La lectura se toma de los números en los diales externos y internos, donde el número entero indica la rotación y el decimal se lee donde el cero del dial interno se alinea con el número del dial externo. Si la lectura es tomada del lado izquierdo y el cero interno está por encima del cero externo, o del lado derecho y el cero interno está por debajo del cero externo, se tiene una sustancia con rotación negativa. Para obtener la rotación específica, se divide la rotación observada entre la concentración de la solución y el largo del tubo. Este valor se compara con valores de la literatura para identificar la molécula química. Finalmente, se recalca la importancia de la esterilización de los utensilios y el registro de los resultados y posibles errores en el cuaderno de laboratorio.

Keywords

💡Polarimetry

La polarimetría es una técnica utilizada en química para determinar la rotación de la luz polarizada por un compuesto. En el vídeo, se menciona que la polarimetría es fundamental para distinguir entre enantiómeros, que son isómeros estereoisómeros no superponibles que son imágenes espejadas una de otra. La polarimetría es esencial en la química para medir la actividad óptica de estos compuestos y determinar la rotación de la luz, ya sea en sentido horario o antihorario.

💡Optically active substance

Un compuesto ópticamente activo es aquel que causa la rotación de la luz polarizada. En el guion, se destaca que la polarimetría se utiliza para determinar el ángulo de rotación de estos compuestos, lo que es crucial para diferenciar entre enantiómeros. Este concepto es central para la identificación y comprensión de las propiedades de los enantiómeros en la química.

💡Enantiomers

Los enantiómeros son una pareja de isómeros que son imágenes espejadas de uno otro pero no se pueden superponer. En el vídeo, se explica que la polarimetría permite distinguir entre enantiómeros, ya que tienen diferentes propiedades ópticas. Esto es crucial en la química, ya que los enantiómeros pueden tener efectos biológicos diferentes, incluso siendo químicamente idénticos.

💡Specific rotation value

El valor de rotación específica es una medida de la capacidad de un compuesto para rotar la luz polarizada. En el guion, se menciona que este valor depende de varios factores, como la concentración del compuesto y la longitud del tubo en el polarímetro. Este valor es esencial para identificar químicamente a los enantiómeros y se calcula dividiendo la rotación observada por la concentración y el largo del tubo.

💡Polarimeter

Un polarímetro es el instrumento utilizado para medir la rotación de la luz polarizada por un compuesto. En el vídeo, se describe cómo se prepara el polarímetro para la medición, incluyendo el uso de agua de ionización para calibrar el equipo y la importancia de mantener la muestra libre de burbujas. El polarímetro es fundamental para la práctica de la polarimetría.

💡Concentration

La concentración de un compuesto en una solución es una medida de la cantidad de solute en una cantidad dada de solvente. En el guion, se destaca la importancia de la concentración en la medición de la rotación específica, ya que直接影响到 el valor de rotación observada. La concentración se mide en la preparación de la solución y es crucial para el cálculo final de la rotación específica.

💡Volumetric flask

Un frasco volumétrico es un tipo de frasco de ensayo que se utiliza para preparar soluciones a una concentración exacta. En el vídeo, se describe cómo se utiliza un frasco volumétrico para preparar la solución del compuesto desconocido, asegurando así que la concentración sea precisa y reproducible, lo que es esencial para la precisión en la polarimetría.

💡Calibration

La calibración es el proceso de ajustar un instrumento, como un polarímetro, para asegurar que las medidas sean precisas. En el guion, se explica cómo se calibra el polarímetro utilizando agua de ionización y se busca una visualización uniforme a través del ocular. La calibración es un paso crucial antes de realizar mediciones para garantizar la precisión de los resultados.

💡Optical rotation

La rotación óptica es el fenómeno por el cual una luz polarizada se gira al pasar a través de un compuesto ópticamente activo. En el vídeo, se menciona que la medición de la rotación óptica es fundamental para determinar la rotación específica y, por ende, identificar enantiómeros. La rotación puede ser positiva o negativa, dependiendo de la dirección de la rotación.

💡Enantiomers excess

El exceso de enantiómeros se refiere a la proporción no equimolar de un par de enantiómeros en una mezcla. En el guion, se sugiere que la polarimetría puede utilizarse para determinar la presencia de un exceso de un enantiômero en una mezcla, lo que es útil en la síntesis de compuestos químicos y en la investigación farmacológica.

Highlights

Polarimetry is used to determine the angle of rotation of optically active substances.

Polarized light shifts clockwise or counterclockwise indicating the angle of rotation.

It is crucial for distinguishing enantiomers using optical activity.

Enantiomers are non-superimposable mirror images of each other.

Other techniques like melting point fail to differentiate enantiomers.

The specific rotation value depends on concentration and tube length in the polarimeter.

Preparation of a solution involves weighing, transferring, and dissolving the substance.

The polarimeter sample holder consists of a silver cap, black washer, and clear lens.

Calibration of the polarimeter is done using deionized water.

Bubbles in the sample holder should be in the curved part, not the top or bottom.

Machine calibration is confirmed when inner and outer zeros on the vernier scale align.

Readings are taken by adjusting the dial until a full circle is seen.

The observed degree of rotation is read from the outer and inner dials.

A negative degree of rotation is indicated by the zero on the inner scale's position.

The specific rotation is calculated using the observed optical rotation, concentration, and tube length.

Polarimetry is a tool for determining chiral molecules like enantiomers.

Discrepancies with literature values may result from experimental errors.

All results and potential sources of error should be recorded in the lab notebook.

Transcripts

polarimetry is used in chemistry in a

variety of ways the primary use is to

determine the angle of rotation of an

optically active substance using

polarized light the polarized light will

either shift clockwise or

counterclockwise and the amount it

shifts will determine the angle of

rotation polarimetry is important in

chemistry because it allows one to

determine the difference between

enantiomers using optical activity as a

measuring point enantiomers are two

stereoisomers that are mirror images of

one another but are non-superimposable

there are other techniques in chemistry

used for the identification of

substances such as melting point however

this test would prove non conclusive for

the identification of enantiomers in

that they will provide identical melting

point the specific rotation value is

dependent on a variety of factors mainly

the concentration of the substance use

and the length of the tube placed in the

polar immature machine this can be seen

in the following equation

the polarimeter machine will be turned

on by your TA prior to the beginning of

the lab prepare your solution with your

unknown substance and note its

concentration to prepare the solution

using your unknown substance weigh out

the desired mass of substance and using

a funnel transfer it to a volumetric

flask rinse the weighing tray and funnel

using deionized water using deionized

water fill the volumetric flask to its

midpoint fill the volumetric flask to

the line with a glass pipette

stopper the flask

dissolve the solid by shaking the

volumetric flask up and down next ensure

that the polarimeter sample holder is

clean note that there are three sections

to the polarimeter sample holder the

silver cap the black washer and a clear

lens be careful not to break the lens

rinse the sample holder with deionized

water and then empty into a waste beaker

next use deionized water to calibrate

the machine to do this fill the sample

holder to the top with deionized water

and ensure no bubbles are present if

there are bubbles present tilt the

sample holder to ensure the bubbles are

in the curved part of the holder and not

in the top or bottom of the sample

holder next open the hatch of the

polarimeter and place the sample holder

into the tube opening and then close the

hatch again to calibrate the machine

ensure that there is a uniformly colored

circle visible through the eyepiece note

that the inner and outer zeros on their

vernier scale are aligned which shows

that the machine has been calibrated

next discard the deionized water in the

waste beaker

and fill the sample holder with your

prepared solution ensure minimal bubbles

are present or if they are present they

are present in the curved portion of the

sample holder as shown previously

place the sample holder back in the

machine and begin to take the reading

you should observe a half dark circle on

the left and a half dark circle on the

right when you rotate the dial in

opposite directions adjust the dial so

that one full circle is seen now you can

read the observed degree of rotation

using the numbers on the outer dials the

outer scale is the whole number for the

observed rotation reading and the inner

scale is the decimal point for the

observed rotation reading to make the

reading note where the zero on the inner

scale meets up with the numbers on the

outer scale in this example the whole

number is 1/2 note the decimal C where a

line in the inner scale matches up with

the line on the outer scale in this

example the decimal number is 1

therefore for this sample the reading is

1 point 1 if you take your reading on

the left side of the machine and the

zero on the inner scale is above the

zero on the outer scale this means you

have a sugar that has a negative degree

of rotation if you take your reading on

the right side of the machine and the

zero on the inner scale is below the

zero on the other scale this also means

that you have a sugar that has a

negative degree of rotation to complete

this reading take the number you obtain

and subtract it from 180 degrees

when you find your observed optical

rotation value you are able to solve for

the specific rotation using equation 1

divide this observed optical rotation

value by the concentration of your

solution and the length of the tube

this final optical rotation reading can

be used and compared to known literature

values to determine what the compound at

hand is as you can see from this

tutorial polarimetry is a useful and

efficient tool used in the field of

chemistry for the determination of

chiral molecules with optical activity

such as enantiomers polarimetry can also

be used for the determination of an

antiemetic

excess of a mixture of enantiomers at

the end of your experiment ensure that

all utensils are properly sterilized and

return to their designated location

discrepancies in your findings with

literature value may be a result of

experimental error such as sample

preparation or incorrect reading from

the scale ensure that all results as

well as potential sources of error are

copied down in your lab notebook