Relatório de Polarimetria

Prévia do material em texto

Universidade Federal Do Ceará
Centro de Ciências
Departamento de Química Analítica e Físico-Química
Curso: Farmácia
Disciplina: Físico-Química Aplicada A Farmácia
Relatório 02: Prática de Polarimetria
Professora: Adriana Nunes Correia 
Aluna: Iasmim Crispim Alencar Braga
Matrícula: 359465
Introdução 
As propriedades da interação da luz com a matéria são os pontos primordiais para a existência dos métodos analíticos ópticos. Essas técnicas são amplamente empregados em diversos campos com a finalidade de pesquisa, análise ou estudo de materiais presentes do cotidiano.
Segundo alguns dos conceitos da Física, a luz é dita como onda eletromagnética porque ela foi descrita como uma oscilação de um campo elétrico e de um campo magnético se propagando no espaço. A luz, por ter um comportamento dual (onda – partícula), pode ser analisada sobre perspectivas distintas, ora partícula, ora onda. De acordo com a teoria da luz sobre a forma de ondas, (ondulatória,) a luz se propaga através de um movimento ondulatório e por um plano de vibração, ou seja, a luz eletromagnética se propaga através de diferentes vibrações, em infinitos planos. O que teoricamente deveria formar um movimento sobre a forma de um espiral. Através da desconsideração das vibrações em planos distintos, tem-se a luz polarizada, o que implica dizer que a mesma, consiste basicamente na existência de vibrações em um único plano.
Figura 1: Representação da distinção entre a forma da luz polarizada, e da luz não polarizada.
A luz pode ser polarizada linearmente, quando a orientação é única e fixa, não variando ao longo da direção do feixe luminoso ou circularmente quando a orientação varia gradualmente ao longo da direção,rodando no sentido horário ou anti-horário.
Luz não Polarizada
Luz polarizada Linearente
Luz polarizada Circularmente (Direita)
Luz polarizada Circularmente (Esquerda)
Figura 2: Representação Esquemática da luz polarizada, e não polarizada, além de indicar o movimento circular, para direita, ou esquerda.
Como pode ser detalhado nas imagens acima, observa-se que, tratando-se da luz polarizada, as vibrações correspondentes a todos os pontos de um raio luminoso se fazem em uma única direção perpendicular ao raio. O que não ocorre na luz não polarizada, que pelo contrário se manifesta em várias direções. 
Dessa forma, a luz no seu estado natural, pode ser convertida em luz polarizada, através da eliminação dos planos de vibração excedentes, de modo a determinar a propagação em um único plano de vibração. Essa conversão pode ser realizada através do emprego de fenômenos físicos, como: refração, reflexão, entre outros. 
Na polarimetria estudam-se as interferências das substancias opticamente ativas com o plano de polarização da luz monocromática polarizada. Chamam-se substancias opticamente ativas as que têm capacidade de alterar o plano de polarização quando a luz as atravessa.
O Poder Rotatório é uma propriedade que certas substancias tem de fazer rodar no plano de polarização da luz, quer no estado cristalino quer quando em solução. As substâncias opticamente ativas podem alterar o plano de polarização da luz no sentido horário ou no sentido anti-horário. Diz-se que são dextrogiras ou levogiras, respectivamente. O poder rotatório pode ser influenciado por alguns fatores, sendo eles: a concentração; tipo de soluto; tipo de solvente; comprimento do tubo onde é colocada a amostra; comprimento de onda a que é efetuada a leitura e a temperatura. 
Dispositivos que têm a capacidade de eliminar a interferência dos outros planos na geração de uma luz polarizada podem ser denominados por: polarizadores. 
Os polarizadores são um dos principais componentes dos polarímetros que são instrumentos empregados na polarimetria. Essa técnica analítica está fundamentada no potencial de rotação do plano de polarização da luz monocromática polarizada promovida por certas substâncias.
Um polarímetro consiste num instrumento destinado a medição do ângulo de rotação do plano de polarização de uma substancia opticamente ativa. Um polarímetro é constituído por um polarizador, um tubo m que se coloca a amostra, uma analisador com escala acoplada e um detector. Para ser funcionamento é necessária uma fonte de radiação monocromática, que no caso será a lâmpada de sódio.
prárica vai ser utilizada a técnica de picnometria, que é uma método laboratorial utilizada para fazer a determinação da massa específica dos líquidos a partir da razão entre a massa da substância e seu volume, como é visto na equação I.
Para isso será utilizado um instrumento laboratorial chamado de picnometro, ele apresenta duas partes, um frasco de vidro com baixo coeficiente de dilatação térmica, com uma boca esmerilhada e uma especie de tampo que vai apresentar um furo ligando o líquido interno do frasco ao ambiente externo, permitindo assim, ao ser colocado, um pequeno suspiro para manter o volume interno correto. 
 Nesta prárica vai ser utilizada a técnica de picnometria, que é uma método laboratorial utilizada para fazer a determinação da massa específica dos líquidos a partir da razão entre a massa da substância e seu volume, como é visto na equação I.
Para isso será utilizado um instrumento laboratorial chamado de picnometro, ele apresenta duas partes, um frasco de vidro com baixo coeficiente de dilatação térmica, com uma boca esmerilhada e uma especie de tampo que vai apresentar um furo ligando o líquido interno do frasco ao ambiente externo, permitindo assim, ao ser colocado, um pequeno suspiro para manter o volume interno correto. 
Polarimetro 
 
Objetivos:
Essa prática teve como objetivo determinar o desvio angular observado, desvio angular final e a concentração de três diferentes amostras: soro fisiológico, soro caseiro e soro para reidratação oral. Para isso foi utilizado o polarímetro e a partir da utilização da Lei de Biout, pode-se encontrar as concentrações das mesmas. 		
Determinar, pelo princípio de polarização da luz por dupla refração com o emprego do polarímetro de Laurent, o ângulo de rotação e calcular a rotação específica de soluções, com diferentes concentrações.
Além disso, nos propiciou entender um pouco mais sobre substâncias oticamente ativas e sua caracterização pelo uso do polarímetro.
Metodologia Experimental: 
Inicialmemte ligou-se o polarímetro, aguardadno alguns instantes antes de iniciar o experimento, tendo em vista obter um valor máximo de eficiência, pois com o aumento da temperatura, aumetará assim o comprimento de onda produzido pela lâmpada de sódio, possibilitando assim valores mais próximos do esperado. 
Mediu-se a temperatura com um termômetro. Sem retirá-lo totalmente do recipiente com água, a temperatura ambiente observada foi de 24°C. 
Em seguida calibrou-se o polarímetro com água destilada e fervida, onde o tubo foi preenchido até a borda, procurando não haver formação de bolhas de ar. O ângulo é ajustado para que se possa visualizar o feixe de luz até localizar o ponto zero do limbo do feixe do foco. Em seguida o campo visual foi ajustado até encontrar-se totalmente escuro, tendo em vista a água ser uma substância que não apresenta atividade óptica, onde pode ser aferido o valor do desvio angular do solvente (Água), encontrando-se o valor de 0,20° (A solvente = 0,20°). 
A partir daí começou-se a avaliar as amostras, inicialmente de Soro fisiológico, passado por Soro Caseiro e por fim por soro para reidratação Oral. 
Os passos foram os mesmos descritos acima: primeiramente descartou-se a água destilada do tubo, em seguida foi ambientado o mesmo com o soro fisiológico, para evitar possíveis contaminações com outras substâncias, o próximo passo foi preencher o tubo com o mesmo soro fisiológico, acoplá-lo ao polarímetro.
 O feixe de luz passou inicialmente pelo prisma polarizador de Nicol, cruzo o tubo de T de comprimento 1,9 dm, e em seguida passou pelo prisma analisar, móvel, logo foi ajustado até ser possívelobservar pela ocular as três partes do campo visual e em seguida foi girado o analisador no sentido horário até o campo visual apresentar- se totalmente escuro, onde pode-se aferir o valor do desvio angular observado, chegando ao seguinte valor: A obs = 0,50° para o Soro fisiológico. Anotou-se o valor observado na tabela e passou-se pra a próxima amostra. 
O próximo passo foi analisar a amostra de Soro caseiro, que como vai apresentar o maior teor de açúcar, esperava-se obter o maior desvio angular observado das três amostras. 
Primeiramente descartou-se o soro fisiológico do tubo, em seguida foi realizada a ambientação do mesmo com o soro caseiro, para evitar possíveis contaminações com outras substâncias, o próximo passo foi preencher o tubo com o mesmo soro caseiro e em seguida acoplá-lo ao polarímetro.
 O feixe de luz de sódio passou inicialmente pelo prisma polarizador de Nicol, cruzo o tubo de T de comprimento 1,9 dm, e em seguida passou pelo prisma analisar, móvel, logo foi ajustado até ser possível observar pela ocular as três partes do campo visual e em seguida foi girado o analisador no sentido horário até o campo visual apresentar- se sombreado na região central e claro nas laterais, onde pode-se aferir o valor do desvio angular observado, chegando ao seguinte valor: A obs = 4,10° para o Soro Caseiro. Anotou-se o valor na tabela e partiu-se para a próxima amostra. 
O próximo passo foi analisar a amostra de Soro para reidratação oral. 
Primeiramente descartou-se o soro caseiro do tubo, em seguida foi realizada a ambientação do mesmo com o soro para reidratação oral, para evitar possíveis contaminações com outras substâncias, o próximo passo foi preencher o tubo com o mesmo soro para reidratação oral e em seguida acoplá-lo ao polarímetro.
 O feixe de luz de sódio passou inicialmente pelo prisma polarizador de Nicol, cruzo o tubo de T de comprimento 1,9 dm, e em seguida passou pelo prisma analisar, móvel, logo foi ajustado até ser possível observar pela ocular as três partes do campo visual e em seguida foi girado o analisador no sentido horário até o campo visual apresentar- se sombreada na região central e clara nas laterais , onde pode-se aferir o valor do desvio angular observado, chegando ao seguinte valor: A obs = 3,5° para o Soro para reidratação oral. Anotou-se o valor na tabela e partiu-se para a próxima amostra. 
Resultados:
 
Considerando que o Desvio Angular do solvente (água) equivalente a 0,20°e usando a Lei de Biot, que diz: 
A = [ a ] LC
 
 Onde A corresponde ao desvio angular final de cada soro
 [a] corresponde ao valor do açúcar encontrado no soro, intríseco a cada um deles.
 L corresponde ao comprimento do tubo e
C a concentração
 
Tabela 01: Correspondente ao Polarímetro de 1,9 dm
SOLUÇÃO
Desvio Angular Observado, A obs °
Desvio Angular Final, Af °
A f = A obs– A s
Concentração
C, 9 g/cm³
Soro Fisiológico
0,50°
0,3°
1
Soro Caseiro
4,10°
3,9°
0,038
Soro para reidratação Oral
3,5°
3,3°
0,026
Soro Fisiológico: 
Levando em consideração que o Soro Fisiológico não vai apresentar teor de açúcar, logo sua rotação específica sob a luz de sódio é igual a 0°, que o desvio angular da água equivale a 0,20° e que o comprimento do tubo polarimétrico mede 1,9 dm, temos que: 
A = [ a ] LC 
Af= A obs– A solvente
Af= A obs– A solvente II) A = [ a ] LC 
 Af= 0,50°– 0,20° 0,30° = [0] 1,9 C
C = 0 g/ cm³
 Af= 0,30°
Soro Caseiro: 
Levando em consideração que o Soro Caseiro vai conter em sua composição glicose, onde está por sua vez, vai apresentar rotação específica sob a luz de sódio igual a 52,7° , que o desvio angular da água equivale a 0,20° e que o comprimento do tubo polarimétrico mede 1,9 dm, temos que: 
A = [ a ] LC 
Af= A obs– A solvente
Af= A obs– A solvente II) A = [ a ] LC 
 Af= 4,10°– 0,20° 3,9° = [52,7] 1,9 C
C = 0,038g/ cm³
 Af= 3,9°
Soro Para Reidratação Oral :
Levando em consideração que o Soro para Reidratação Oral vai conter em sua composição sacarose, onde está por sua vez, vai apresentar rotação específica sob a luz de sódio igual a 66,53°, que o desvio angular da água equivale a 0,20° e que o comprimento do tubo polarimétrico mede 1,9 dm, temos que: 
A = [ a ] LC 
Af= A obs– A solvente
Af= A obs– A solvente II) A = [ a ] LC 
 Af= 3,5°– 0,20° 3,3° = [66,53] 1,9 C
C = 0,026g/ cm³
 Af= 3,3°
Discussão:
No soro fisiológico não foi observado desvio porque a sua composição é de NaCl e água, substâncias que não possuem atividade ótica, já que essas substâncias não presentam carbonos quirais, e assim não são capazes de promover um desvio angular. Logo, ao ver as 3 partes do campo, todas permaneceram sombreadas, tal qual ocorreu com a analise da água destilada, que pelas mesmas razões não possui atividade ótica.	
Os açúcares de um modo geral são substâncias quirais (a molécula tem um átomo de carbono assimétrico, ou seja, está ligada a quatro grupos diferentes), isto é fazem rodar o plano de polarização da luz polarizada. 
A Glicose, que também é chamada de glucose ou dextrose, é um dos carboidratos mais simples (monossacarídeos) de fórmula C6H12O6. A glicose é um carboidrato muito importante para o ser humano, devido ao fato de ser a principal fonte de energia do nosso organismo, todos os carboidratos são quebrados, por meio de enzimas específicas, em moléculas menores. A glicose também é um dos principais produtos da fotossíntese que ocorre nos vegetais. A mesma por possuir moléculas quirais, como já foi citado, apresenta atividade óptica, que é uma característica de quase todos os monossacarídeos, sua rotação específica é de 52,7º, desviando o plano da luz polarizada para a direita.
A sacarose é um tipo de glicídio composto por uma molécula de glicose e outra de frutose durante o processo de fotossíntese, C12H22O11, facilmente encontrada em cana-de-açúcar e frutas. Ela é capaz de girar o plano da luz polarizada para a direita, apresentando então sua rotação óptica dextrogira.
Logo, com relação ao soro caseiro e ao para reidratação oral, o campo observado na ocular foi escuro no centro e claro nas laterais, indicando serem compostas por substancias oticamente ativas, no caso Soro Caseiro por glicose e Soro Para reidratação Oral por Sacarose, dado que o campo alterou sua uniformidade sombreada, e essa disposição de claro e escuro caracteriza tais substâncias como dextrógenas. 							
E vale salientar que essa disposição escura ao centro e claro nas laterais é decorrente do analisador ter se encontrado um pouco antes da posição cruzada em relação ao polarizador, partes essas que compões o polarímetro. 					
Foi possível compreender que quando um feixe de luz polarizada passa através de uma molécula ele sofre quase sempre uma pequenina rotação no respectivo plano devido à interação com as partículas carregadas eletricamente da molécula. Dependendo da molécula pode haver um desvio do plano de rotação da luz polarizada.				
Numa amostra pura de um único enantiômero nenhuma molécula pode servir de imagem da outra; não se produz, portanto, a anulação de rotações de moléculas individuais e o resultado é o aparecimento de certa rotação. 				
Na maioria dos compostos, dada à distribuição aleatória do imenso número de moléculas, para cada molécula que a luz encontra, existe outra molécula que, pela sua orientação, apresenta- se como imagem da primeira num espelho plano, e cujo efeito sobre o feixe luminoso anula exatamente o efeito da primeira molécula resultando numa rotação nula.	
Conclusão:
De acordo com os resultados obtidos a partir dos experimentos realizados,foi possível observar fatores que determinam a mensuração da rotação específica das três diferentes soluções: soro fisiológico, soro para reidratação oral e soro caseiro.			
A partir das análises foi possível identificar esses fatores como sendo a constituição química das amostras utilizadas no polarímetro, bem como diferença das concentrações das soluções de enântiomeros. Isso determina a ocorrência dos desvios e a variação das rotações.						
Foi comprovado que quando um composto opticamente ativo, que possui uma estrutura assimétrica capaz de desviar o plano da luz polarizada, é atravessado pela luz de um polarímetro, faz rodar o plano de polarização da luz de certo ângulo alfa, que vai diferi de composto para composto e também vai depender do número de moléculas que a luz atravessa, isto é, varia com a concentração da solução e do comprimento do tubo.		
Assim sendo, graças ao polarímetro, foi possível diferenciar e identificar soluções que continham ou não substâncias oticamente ativas, através da percepção desse desvio, que culminava na modificação da visualização do campo visual.			
Além disso, pelos resultados obtidos referentes a concentração dessas substâncias, foi possível notar que a concentração foi maior na solução cujo desvio angular final apresentava o maior valor. Isso é possível de ser comprovado pela própria lei de Biot, que mostra C como sendo diretamente proporcional a αfinal. 	
Rferências:
ATKINS, PETER.: PAULA,DE JULIO. Fisico-Química, vol 1, 9 ed, Gen LTC, 2012
CASTELLAN, G. Fundamentos de Fisico-Química,3 ed, Edgard Blucher, 2006.
MANUAL DE PRÁTICAS físico-químicas da Universidade Federal do Ceará.