Applicazioni della rifrattometria

Tra le tante applicazioni della rifrattometria vi è il calcolo del grado zuccherino di liquidi generalmente utilizzato dai viticoltori per determinare il momento migliore per la vendemmia, in modo da ottenere un prodotto di qualità superiore e con un maggiore grado alcolico.

Nelle linee generali le applicazioni della rifrattometria attengono sia l’analisi qualitativa tramite la quale si può stabilire l’identità di una sostanza incognita sulla base del suo indice di rifrazione, che l’analisi quantitativa per determinare la concentrazione di una sostanza dissolta in un’altra.

Tra le applicazioni della rifrattometria vi è la determinazione della salinità degli alimenti e dell’acqua marina oltre che per analisi accurate di molti campioni, tra i quali cibo, bevande, succhi di frutta, vino e birra, oltre che la rilevazione di vari parametri e concentrazioni all’interno di fluidi biologici come urine e sangue.

In particolare le applicazioni della rifrattometria si estendono alla determinazione dei grassi nella cioccolata, all’olio contenuto nelle olive fino alla determinazione del glicole etilenico nell’antigelo oltre che nel processo di produzione di polimeri, ad esempio il polivinilcloruro, per determinare la concentrazione del solvente e la qualità del prodotto finale.

rifrazione
rifrazione

A causa della crescente richiesta del mercato, per soddisfare le molte esigenze sono stati realizzati diversi tipi di rifrattometri, oltre a quello tradizionale, che mirano a estendere ovvero a ottimizzare le varie applicazioni della rifrattometria.

La rifrattometria, che consiste nella misurazione dell’indice di rifrazione e le misure della densità, sono tra i metodi più antichi di analisi delle miscele binarie. La combinazione di metodi rifrattometrici con la misurazione di altre proprietà fisiche consente infatti di determinare la composizione di prodotti e oggetti biologici. Nonostante il rapido sviluppo delle apparecchiature analitiche, i metodi per determinare la concentrazione di sostanze basati sulla misurazione della loro densità e indice di rifrazione sono ancora richiesti, grazie alla loro semplicità e affidabilità.

Indice di rifrazione e Brix

L’indice di rifrazione è un numero adimensionale calcolato dal rapporto tra la velocità della luce nel vuoto e quella in un secondo mezzo di diversa densità.

indice di rifrazione
indice di rifrazione

L’indice di rifrazione è descritto come la velocità della luce in un mezzo rispetto alla velocità della luce nel vuoto e, poiché dipende sia dalla temperatura che dalla lunghezza d’onda della radiazione utilizzata, queste due grandezze vengono opportunamente indicate apponendo a destra di n un apice che indica la temperatura e un pedice che indica la lunghezza d’onda che è generalmente quella del sodio, indicata con D e corrispondente a 589 nm

Per avere un quadro migliore della sua influenza sulla concentrazione anche intuitivamente si comprende che, quante più particelle o molecole sono contenute in una soluzione, tanto più lenta viaggia la luce. Pertanto una soluzione acquosa priva di particelle ha un indice di rifrazione inferiore rispetto ad una soluzione con 10 g di zucchero al cui interno la luce viaggia più lentamente.

Per questo motivo, l’indice di rifrazione può essere utilizzato sia per la determinazione quantitativa di una sostanza che per correlare il suo valore con la concentrazione che viene spesso indicata in Brix, in onore di Adolf Ferdinand Wenceslaus Brix, che è una misura delle sostanze allo stato solido dissolte in un liquido. Un grado Brix (simbolo °Bx) corrisponde a 1 parte di sostanza solida dissolta in 99 parti di solvente per ottenere 100 parti totali di soluzione

Determinazione degli zuccheri e applicazioni della rifrattometria

Tra le applicazioni della rifrattometria vi è la determinazione degli zuccheri durante i processi di vinificazione e, in particolare, per la determinazione della concentrazione di zuccheri nel mosto prima della fermentazione che consente di prevedere il grado alcolico del vino.

L’indice di rifrazione di una soluzione è in genere funzione lineare della concentrazione secondo la relazione:
n = n0 + KC
dove n0 è l’indice di rifrazione del solvente e K è una costante caratteristica del soluto.

curva di calibrazione
curva di calibrazione

Il metodo rifrattometrico può essere applicato a campioni con un volume di circa 0.1 mL. Pertanto i rifrattometri possono essere calibrati con indice di rifrazione o direttamente con scale di concentrazione di zucchero. Ad esempio, spesso sono calibrati in Brix, parametro numericamente equivalente alla % saccarosio espressa in m/m; in questo caso tali strumenti vengono utilizzati solo con soluzioni di saccarosio.

Quando sono disponibili solo scale dell’indice di rifrazione, sono necessarie tabelle per ottenere la concentrazione di saccarosio. A differenza degli strumenti più vecchi, i moderni rifrattometri sono controllati elettronicamente e, teoricamente, esenti da errori da parte dell’operatore. Le misurazioni vengono solitamente effettuate a 20 °C utilizzando la linea D del sodio come sorgente luminosa.

Ovviamente tali strumenti sono accurati solo per soluzioni di saccarosio puro, sebbene siano ampiamente utilizzati anche per alimenti contenenti altri zuccheri come sciroppi di glucosio o zucchero invertito, poiché la lettura ottenuta può essere corretta se necessario.

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