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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO IQF-367 – FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL PROFESSOR CARLOS BIELSCHOWSKY Refratometria e Polarimetria ISABEL LEITÃO CARLOS DOS REIS ANDREZA VALENTIM Rio de Janeiro, 2025 Usuario L??pis Introdução A determinação de propriedades ópticas de soluções é uma prática fundamental em análises físico-químicas, sendo amplamente aplicada em indústrias alimentícias, farmacêuticas e de biocombustíveis. Entre as técnicas mais utilizadas destacam-se a refratometria e a polarimetria. A refratometria baseia-se na medição do índice de refração de uma substância, parâmetro que indica a razão entre a velocidade da luz no vácuo e em um meio específico. Esse índice está diretamente relacionado à composição da solução, à concentração do soluto, à temperatura e ao comprimento de onda utilizado na medição. Assim, variações na concentração de sacarose em água promovem alterações detectáveis no índice de refração. Já a polarimetria se fundamenta na interação da luz polarizada com substâncias opticamente ativas. Compostos como a sacarose possuem a capacidade de desviar o plano de polarização da luz, em um ângulo denominado rotação óptica. O valor desse ângulo depende da concentração, do comprimento do tubo polarimétrico, da temperatura e do comprimento de onda empregado. Dessa forma, a técnica permite quantificar ou identificar substâncias opticamente ativas em solução. Em conjunto, essas duas análises fornecem informações complementares sobre a composição e propriedades ópticas de soluções de sacarose em diferentes concentrações. Objetivo Determinar o índice de refração e o ângulo de desvio óptico de soluções aquosas de sacarose nas concentrações de 20%, 15%, 10%, 5% e 2,5%, por meio do uso de um refratômetro de imersão e de um polarímetro, a fim de relacionar os resultados obtidos com a variação da concentração. Metodologia As análises foram realizadas em laboratório utilizando-se um refratômetro de imersão e um polarímetro de bancada. 1. Preparou-se uma solução mãe de 20% de sacarose em água destilada e depois foram diluídas em soluções de 15%, 10%, 5% e 2,5% a partir de uma pipeta graduada. 2. Polarimetria: as mesmas soluções foram transferidas para tubos polarimétricos de comprimento conhecido e analisadas no polarímetro. Determinou-se o ângulo de desvio (α) para cada concentração, considerando o sentido da rotação e registrando os dados. 3. Refratometria: cada solução foi analisada em refratômetro de imersão devidamente calibrado. Mediu-se o índice de refração (n) em temperatura ambiente, registrando-se os valores obtidos para posterior comparação entre as diferentes concentrações. Usuario L??pis Usuario L??pis Usuario L??pis Imagem 1 e 2: Refratômetro de imersão e Polarímetro utilizado para medições da prática. Resultados e Discussão A Tabela 1 apresenta os valores médios obtidos para o índice de refração (n) e para o ângulo de desvio óptico (α) das soluções aquosas de sacarose analisadas. Tabela 1 - Resultados experimentais Concentração (%) 0 2,5 5,0 10,0 15,0 20,0 Índice de Refração (n) 1,33513 1,33819 1,34198 1,34762 1,35351 1,36287 Ângulo de desvio (a) 0 3,0 6,5 14,0 20,0 27,0 Os resultados obtidos confirmam a influência direta da concentração de sacarose sobre as propriedades ópticas da solução. ● Refratometria: observou-se um aumento progressivo do índice de refração com a elevação da concentração da sacarose, indo de 1,33819 (2,5%) até 1,36287 (20%). Esse comportamento está de acordo com a literatura, que descreve a relação quase linear entre concentração de sólidos solúveis e índice de refração ● Polarimetria: de forma semelhante, o ângulo de desvio óptico também apresentou aumento proporcional à concentração, variando de 3,0 para a solução de 2,5% até 27,0 para a solução de 20%. Esse resultado confirma a natureza opticamente ativa da sacarose, cuja rotação específica é positiva. A proporcionalidade entre concentração e ângulo de desvio confirma a Lei de Biot, segundo a qual a rotação observada (α) é função direta da concentração da substância, do comprimento do tubo polarimétrico e da rotação específica. Gráfico 1: ângulo de desvio x concentração Gráfico 2: índice de refração x concentração A consistência dos resultados evidencia que tanto a refratometria quanto a polarimetria são métodos eficazes para a análise quantitativa de soluções de sacarose. Aspectos complementares Indústria da cana-de-açúcar / açúcar ● A polarimetria é um método tradicional no setor sucroalcooleiro para determinar o teor de sacarose (Pol) no caldo, na melaço, etc. Por exemplo, existe o artigo Non-lead polarimetry for sugarcane juice and factory products, em que se compara métodos de clarificação (remoção de turbidez) para medições polarimétricas, e se discute a exatidão quando se usam diferentes comprimentos de onda. Controle de qualidade de alimentos & bebidas ● Refratometria é muito usada para medir sólidos dissolvidos, teor de açúcar em sucos, xaropes, geleias, vinhos etc. Isso porque há uma correlação estável entre concentração de sacarose (ou de sólidos solúveis) e índice de refração. Exemplos práticos incluem a fermentação de vinhos, onde se mede o teor de açúcar para estimar potencial alcoólico ou momento ideal de colheita. Considerações Finais Os resultados obtidos mostraram que tanto a refratometria quanto a polarimetria são métodos confiáveis para analisar soluções de sacarose. Observou-se que o índice de refração e o ângulo de desvio óptico aumentam proporcionalmente com a concentração, confirmando a teoria e a literatura. Dessa forma, os métodos utilizados se mostraram eficazes para caracterização e controle de soluções açucaradas em laboratório ou aplicações industriais. Bibliografia MISHRA, S.; SRIVASTAVA, R. Non-lead polarimetry for sugarcane juice and factory products. International Sugar Journal, v. 115, n. 1371, p. 58–62, 2013. Disponível em: https://sugarindustry.info/paper/9296/ KALOGEROPOULOS, N. et al. Effect of ethanol, glycerol, glucose/fructose and tartaric acid on the refractive index of model aqueous solutions and wine samples. Food Chemistry, v. 326, p. 126920, 2020. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32512390/ https://sugarindustry.info/paper/9296/?utm_source=chatgpt.com https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32512390/?utm_source=chatgpt.com Usuario L??pis SILVA, F. A.; QUEIROZ, A. J. M. Refratometria e polarimetria: princípios e aplicações em alimentos. Revista do Instituto de Laticínios Cândido Tostes, Juiz de Fora, v. 67, n. 388, p. 50-57, 2012 PROFESSOR CARLOS BIELSCHOWSKY Introdução Objetivo Metodologia Resultados e Discussão Aspectos complementares Considerações Finais Bibliografia