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Actividad óptica

Actividad óptica
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Concepto:La actividad óptica es la capacidad de una sustancia quiral para rotar el plano de la luz polarizada. Se mide usando un aparato llamado polarímetro.

Actividad óptica: La luz polarizada se caracteriza porque vibra en un solo plano, pero hay algunas sustancias que hacen que este plano gire, en ese caso decimos que la sustancia es ópticamente activa.

Compuestos orgánios

Existen pares de compuestos orgánicos que tienen la misma fórmula molecular, las mismas propiedades físicas punto de fusión, solubilidad y que parecen tener idénticas estructuras, pero poseen diferentes efectos sobre la luz polarizada, es decir son ópticamente activos y se denominan isómeros ópticos. Se trata de un fenómeno que tiene lugar tanto en estado sólido como en disolución. Este comportamiento es característico, por ejemplo, en sustancias que contienen azúcar, zumos, miel y en algunos líquidos como la esencia de trementina.

Los enantiómeros y la actividad óptica

Los enantiómeros presentan propiedades físicas idénticas, con la excepción de su comportamiento frente a la luz polarizada. Un enantiómero gira el plano de la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj, es dextrógiro (+). El otro enantiómero provoca rotación en el sentido contrario al de las agujas del reloj, es levógiro (-). Este fenómeno asociado a sustancias quirales se conoce como actividad óptica.

Medida de la rotación de la luz

La rotación óptica se mide con un polarímetro que consta de una fuente de luz, un polarizador del que sale luz oscilando en un único plano, la cubeta que contiene el enantiómero y un analizador que permite medir la rotación de la luz.
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Rotación óptica

La rotación medida en el polarímetro se llama rotación óptica observada y se representa por (a). Su valor depende de numerosas variables como temperatura, longitud de onda, concentración, disolvente y tipo de sustancia. Para evitar estas dependencias se define la rotación óptica específica.

Exceso enantiomérico o pureza óptica

Cuando mezclamos dos enantiómeros en igual proporción la rotación óptica es nula [a]=0, se compensa la rotación del dextrógiro con la del levógiro (mezcla racémica). Si mezclamos enantiómeros en distinta proporción se puede calcular la rotación óptica mediante el exceso enantiomérico o pureza óptica, que representa el porcentaje de enantiómero que provoca la rotación de luz.

¿Qué es luz polarizada?

La luz normal consiste en ondas electromagnéticas que vibran en todas las direcciones. Cuando la luz pasa a través de un polarizador prisma de Nicol las ondas electromagnéticas vibran en un plano. Este plano de oscilación coincide con el plano de propagación de la onda.

Historia

La rotación y cambio en la orientación de la polarización de la luz fue observada por primera vez en el año 1811 en el cuarzo por el físico francés Dominique F. J. Arago. Casi en el mismo tiempo, el químico Jean Baptiste Biot llegó a observar el efecto en los líquidos y gases de sustancias orgánicas tales como la turpentina. En el año 1822 el astrónomo inglés Sir John F. W. Herschel llegó a descubrir que diferentes formas de cristales eran capaz de rotar los planos de polarización en diferentes direcciones. Se empleaban por aquellas épocas polarímetros para medir la concentración de simples azúcares, tales como la glucosa, en solución acusosa. De hecho, uno de los nombres asignados a la glucosa, dextrosa es debido a la característica que muestra esta glucosa para hacer girar a la derecha el plano de polarización dexter. De forma similar, la muy común, fructosa, provoca que el plano de polarización rote a la izquierda. La fructosa es incluso más levogiradora que la glucosa como "dextrogiratoria". Por ejemplo, el azúcar invertido, se forma por adición de fructosa a una solución de glucosa, haciendo que ésta gire a en una dirección invertida a la esperada.

Uso

Para una substancia pura en solución, si el color y la longitud óptica están fijas y la rotación específica es conocida, la rotación observada puede emplearse para calcular la concentración de la disolución. Este uso hizo posible que emplear un polarímetro fuera de gran importancia para aquellos que comercializán con azúcar o sirope. En presencia de un campo magnético hace que todas las moléculas tengan actividad óptica. un campo magnético alineado en la dirección de propagación de la luz hace que el material provoque una rotación del plano que contiene la polarización lineal. Este es el efecto Faraday que fue uno de los primeros descubrimientos que relacionaron la luz con los campos electromagnéticos.
La actividad óptica de los materiales no debería confundirse con la luz circularmente polarizada, esta confusión tiene tal vez su origen al representar el estado de polarización de los rayos luminosos cuando viajan por el material que poseen polarización circular a medida que se propagan por él.


Fuentes