El rincón de la Ciencia I.S.S.N.: 1579-1149

nº 48 (enero-2008)

Actividad óptica (RC-116)


A. Cañamero


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.

Existen pares de compuestos orgánicos que tienen la misma fórmula molecular, las mismas propiedades físicas (punto de fusión, solubilidad, etc.) 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, etc) y en algunos líquidos como la esencia de trementina.

Las moléculas de estos compuestos tienen átomos de carbono unidos a cuatro átomos o grupos de átomos distintos,  y existen dos clases de ordenación geométrica posible, ambas son imágenes especulares no superponibles.

Dos estructuras especulares no superponibles de la misma molécula se denominan enantiómeros, cada uno de ellos hace girar el plano de la luz polarizada hacia un lado diferente, derecha o izquierda. Si se mezclan dos enantiómeros en igual proporción, resulta una mezcla denominada racémica que no presenta actividad óptica porque se compensan los dos efectos.

En la vida cotidiana encontramos algunos símiles de enantiómeros, por ejemplo la mano izquierda es la imagen especular de la de la mano derecha y ambas no son superponibles; también los zapatos tienen una relación enantiómera, una zapatería sería una mezcla racémica.

 

¿Cómo puede detectarse la rotación del plano de la luz polarizada?

polarímetro

Se detecta y se mide por medio de un instrumento denominado polarímetro, que consta de:  una fuente luminosa, un polarizador, un tubo para contener la muestra a examinar y un segundo polarizador denominado analizador.

Cuando el tubo está vacío, observamos que el máximo de luz alcanza el ojo cuando los dos polarizadores están orientados de tal manera que ambos dejan pasar la luz enel mismo plano. Si giramos el polarizador más cercano al ojo observaremos que la luz se amortigua y alcanza un mínimo cuando esté perpendicular a su posición primitiva.

Ajustamos los polarizadores de forma que pase el máximo de luz, es cuando el instrumento da una lectura de 0º . Si el tubo de muestra contiene una sustancia ópticamente activa, el plano de polarización de la luz habrá girado a medida que pasa a través del tubo. Para detectar de nuevo el máximo de luz el observador tendrá que hacer girar el eje del analizador en dirección de las manecillas del reloj o en dirección contraria. Si el analizador gira en dirección de las manecillas del reloj, se dice que la rotación es positiva (+). Si la rotación es contraria a la de las manecillas del reloj, se dice que la rotación es negativa (-). Se dice también que una substancia que hace girar la luz polarizada plana en la dirección de las manecillas del reloj es dextrorrotatoria o dextrógira (R) y la que hace girar la luz polarizada plana en dirección opuesta es levorrotatoria o levógira (S).

No solamente podemos determinar que el compuesto ha girado el plano y es sentido de giro, sino también la magnitud de éste viendo el número de grados que debemos rotar para ajustar la luz.

La medida puede realizarse igualmente si ajustamos los polarizadores en lugar de al máximo de luz al mínimo, colocándolos  inicialmente con sus ejes perpendiculares.

Puedes aprender más sobre la luz polarizada y experimentar con ella, leyendo los otros artículos que publicamos en este número y en números anteriores: Luz polarizada
Actividad óptica

La luz polarizada en nuestras vidas
Pantallas de cristal líquido (LCD)
Cartas a Marisa
Experimentos con la luz polarizada

Sustancias con actividad óptica