Refractómetro: Principios y Aplicaciones

El refractómetro es un instrumento óptico preciso que basa su funcionamiento en el estudio de la refracción de la luz. Es utilizado para medir el índice de refracción de líquidos y sólidos translúcidos, permitiendo:

• Identificar una sustancia.
• Verificar su grado de pureza.
• Determinar el porcentaje de soluto disuelto en una solución.
• Realizar otras determinaciones cualitativas.

Su funcionamiento se basa en la refracción de la luz, una propiedad física de cualquier sustancia relacionada con otras propiedades como la densidad. A partir de este principio, y según su aplicación, se construyen diferentes escalas. La escala más utilizada es Grados Brix (proporción de sacarosa o sales en una solución). Existen otras escalas, como: Bé (Baumé), % de sal, gs, g/dl, nD, % w/w, % vol, % agua, mash sacch, M-10, MDT, entre otras.

Partes del Refractómetro

• Prisma Principal

  Es la superficie donde se colocan las muestras. Permite medir diferentes tipos de soluciones (por ejemplo: bebidas, azúcar, miel, agua salada, alcohol, mermeladas, uvas, etc.). El prisma posee una lámina que cubre las sustancias depositadas.

• Tornillo de Ajuste

  Se utiliza para la calibración del dispositivo.

• Tubo de Espejo

  Refleja la luz hacia el interior del refractómetro.

• Ocular

  Lente enfocable a través de la cual se observa la escala.

• Escala

  Ubicada en el interior, indica la medición y varía según la aplicación y características del instrumento.

Microscopio Óptico: Componentes y Funcionamiento

Las principales partes del microscopio óptico son el pie, brazo, platina, pinzas, tornillo macrométrico, tornillo micrométrico, revólver, tubo, foco o fuente de luz, condensador, diafragma, objetivo, ocular y prisma óptico.

El microscopio óptico es un microscopio basado en lentes ópticas, también conocido como microscopio de luz o de campo claro. Puede ser monocular o binocular, lo que significa que permite la observación con uno o dos ojos, respectivamente.

Partes del Microscopio Óptico

• Base o Pie

  Es la pieza inferior del microscopio sobre la cual se montan los demás elementos. Suele ser la parte más pesada para proporcionar equilibrio y estabilidad. Es común que incluya topes de goma para evitar deslizamientos.

• Brazo

  Constituye el esqueleto del microscopio, conectando todas sus partes. Principalmente une la platina (donde se coloca la muestra) con el ocular. Las lentes del objetivo y del ocular también están conectadas al brazo.

• Platina

  Superficie donde se coloca la muestra a observar. Su posición vertical respecto a las lentes del objetivo se regula mediante dos tornillos para enfocar la imagen. Posee un orificio central para la iluminación de la muestra y, generalmente, dos pinzas para fijarla.

• Pinzas

  Su función es mantener fija la preparación una vez colocada sobre la platina.

• Tornillo Macrométrico

  Permite ajustar rápidamente la posición vertical de la muestra respecto al objetivo. Se utiliza para un primer enfoque, que luego se afina con el tornillo micrométrico.

• Tornillo Micrométrico

  Se utiliza para un enfoque más preciso de la muestra. Ajusta lenta y precisamente el desplazamiento vertical de la platina.

• Revólver

  Pieza giratoria donde se montan los objetivos. Cada objetivo proporciona un aumento distinto, y el revólver permite seleccionar el más adecuado para cada aplicación. Habitualmente, permite escoger entre tres o cuatro objetivos.

• Tubo

  Pieza estructural unida al brazo del microscopio que conecta el ocular con los objetivos. Es esencial para mantener la correcta alineación de los elementos ópticos.

• Foco o Fuente de Luz

  Elemento esencial que genera un haz de luz dirigido hacia la muestra. En algunos casos, el haz se dirige primero a un espejo que lo desvía hacia la muestra. La posición del foco depende de si es un microscopio de luz transmitida o reflejada.

• Condensador

  Elemento encargado de concentrar los rayos de luz del foco hacia la muestra. Generalmente, los rayos de luz del foco son divergentes; el condensador, mediante un conjunto de lentes, los convierte en paralelos o convergentes.

• Diafragma

  Pieza que regula la cantidad de luz incidente sobre la muestra. Normalmente, se sitúa justo debajo de la platina. Al regular la luz, es posible variar el contraste de la muestra observada. El punto óptimo del diafragma depende del tipo de muestra y su transparencia.

• Objetivo

  Conjunto de lentes más cercanas a la muestra, que producen la primera etapa de aumento. Suelen tener una distancia focal muy corta. En los microscopios modernos, distintos objetivos están montados en el revólver, permitiendo seleccionar el adecuado para el aumento deseado. El aumento y la apertura numérica del objetivo suelen estar grabados en su parte lateral.

• Ocular

  Elemento óptico que proporciona la segunda etapa de ampliación de la imagen. El ocular amplía la imagen previamente aumentada por el objetivo. Generalmente, el aumento aportado por el ocular es inferior al del objetivo. Es a través del ocular que el usuario observa la muestra. Según el número de oculares, se distinguen microscopios monoculares, binoculares e incluso trinoculares. La combinación de objetivo y ocular determina el aumento total del microscopio.

• Prisma Óptico

  Algunos microscopios incluyen prismas internos para corregir la dirección de la luz. Por ejemplo, en microscopios binoculares, un prisma divide el haz de luz del objetivo para dirigirlo hacia dos oculares distintos.

Espectrofotómetro: Componentes y Principios

El espectrofotómetro es un instrumento óptico utilizado para medir, en función de la longitud de onda, la relación entre valores de una misma magnitud fotométrica relativos a dos haces de radiaciones. También se emplea en laboratorios de química para la cuantificación de sustancias y microorganismos.

Componentes del Espectrofotómetro

• Cubetas de Espectrofotometría

  En primer plano, dos de cuarzo aptas para luz ultravioleta; en segundo plano, de plástico, para colorimetría (luz visible).

• Fuente de Luz

  La fuente de luz que ilumina la muestra debe cumplir con: estabilidad, direccionabilidad, distribución de energía espectral continua y larga vida útil. Las fuentes empleadas son: lámpara de wolframio (o tungsteno), lámpara de arco de xenón y lámpara de deuterio, utilizada en laboratorios atómicos.

• Monocromador

  El monocromador aísla las radiaciones de longitud de onda deseada que inciden o se reflejan, utilizándose para obtener luz monocromática.

  Está constituido por rendijas de entrada y salida, colimadores y el elemento de dispersión. El colimador se ubica entre las rendijas de entrada y salida. Es una lente que dirige el haz de luz entrante con una determinada longitud de onda hacia un prisma, el cual separa todas las longitudes de onda de ese haz. La longitud deseada se dirige hacia otra lente que la encauza hacia la rendija de salida.

• Compartimiento de Muestra

  Es donde tiene lugar la interacción de la radiación electromagnética (R.E.M.) con la materia (debe producirse sin absorción ni dispersión de las longitudes de onda). Es importante destacar que, durante este proceso, se aplica la Ley de Lambert-Beer en su máxima expresión, basándose en sus leyes de absorción, en lo que concierne al paso de la molécula de estado fundamental a estado excitado.

• Detector

  El detector es el componente que detecta una radiación y la convierte en una señal medible para su posterior estudio. Hay de dos tipos:

  • a) Los que responden a fotones;
  • b) Los que responden al calor.

• Registrador

  Convierte el fenómeno físico en valores numéricos proporcionales al analito en cuestión.

• Fotodetectores

  En los instrumentos modernos, una serie de 16 fotodetectores permite percibir la señal simultáneamente en 16 longitudes de onda, cubriendo el espectro visible. Esto reduce el tiempo de medición y minimiza las partes móviles del equipo.

Campana o Cabina de Extracción: Seguridad en el Laboratorio

Una campana o cabina de extracción en los laboratorios es un medio efectivo para captar vapores inflamables, irritantes, corrosivos, carcinogénicos, etc., previniendo la exposición del personal y evitando su diseminación en la atmósfera del laboratorio. Cuando la compuerta está baja, la cabina también actúa como una barrera física que protege al operador de peligros como salpicaduras, aerosoles, incendios y explosiones menores.

Polarímetro: Medición de Actividad Óptica

El polarímetro es un instrumento que mide la rotación del plano de la luz polarizada al pasar a través de una muestra de un compuesto con actividad óptica. La polarimetría cuantifica la interacción de una sustancia con la luz polarizada.

Como se mencionó, un polarímetro mide la rotación de la luz polarizada al pasar por un fluido ópticamente activo. El analizador rota hasta alcanzar la condición de transmisión cero, momento en que los ejes del polarizador y del polarímetro están en el ángulo correcto y no pasa luz a través del instrumento. Si la sustancia ópticamente activa se encuentra en un tubo de ensayo, el analizador rotará hasta que la condición oscura original se restaure.

La rotación se observa a través del polarímetro y se identifica como un cambio en la intensidad de la iluminación. La nueva lectura se marca en la escala, y la diferencia entre ambas lecturas indica la cantidad de grados que la luz polarizada ha sido rotada por la solución ópticamente activa.

Tipos de Polarímetro

• Manuales

  Utilizados generalmente en docencia y laboratorios pequeños.

• Automáticos

  Equipados con un detector fotoeléctrico y un sensor que responde al cambio de luz. Son más precisos y se utilizan cuando se requiere un gran número de mediciones en poco tiempo.

• Bicuarcio (Biquartz)

  Consta de dos placas semicirculares de cuarzo de 3,75 mm de espesor, una para ser manejada por una persona zurda y la otra por una diestra.

• De Rayos X

  Capaz de medir las emisiones sincrotrón en erupciones solares en los rangos de energía entre 20-40, 40-60 y 60-100 keV.

Contador de Colonias: Recuento Microbiológico

Un contador de colonias es un instrumento ampliamente utilizado en laboratorios y la industria farmacéutica. Su función es contar colonias de bacterias y microorganismos que, por lo general, crecen en una placa de agar.

Las principales ventajas de este instrumento son el conteo fácil, rápido y seguro de colonias bacteriológicas, así como su sencillo manejo.

El contador de colonias permite la visualización de colonias bacterianas en un fondo oscuro, con o sin sistema de iluminación uniforme y brillante.

El recuento de colonias se realiza fácilmente con un contador digital electrónico y mediante el electrodo tipo pluma que, generalmente, se suministra con el equipo.

Hoy en día, los contadores realizan su función electrónicamente, identificando áreas individuales de oscuridad y luz.

Los contadores de colonias son ideales para la inspección de bacterias o gérmenes en:

• Alimentos
• Bebidas
• Medicamentos
• Biológicos
• Maquillajes
• Productos para la salud
• Agua para beber
• Aguas residuales domésticas
• Aguas industriales
• Monitoreo ambiental
• Higiene de los alimentos
• Pruebas en hospitales
• Laboratorios universitarios
• Instituciones de investigación científica

Escalas de Medición Comunes

Grados Brix

La medición de grados Brix es una aplicación muy conocida en la industria de alimentos y bebidas, entre otras. En sentido estricto, la medición de grados Brix constituye la determinación del contenido de sacarosa pura en agua:

1 grado Brix (°Bx) = 1 g de sacarosa en 100 g de solución

Grados Gay-Lussac

Los grados Gay-Lussac se utilizan para indicar el contenido de alcohol en una sustancia, expresado en volumen. Por ejemplo, en un vino tinto que generalmente marca de 11% a 16% de alcohol, el porcentaje indica la proporción de alcohol en el vino.

Grados Baumé

Los grados Baumé (Bé) se emplean para medir el grado de azúcar, la salinidad o los grados de alcohol en un líquido. La unidad de medición es en grados Baumé (Bé), donde 1 Bé = 144.38 (d-1), siendo ‘d’ la densidad de una solución de clorato de sodio al 1%. Asimismo, 1 grado Baumé (Bé) equivale a 25 g de azúcar por litro.