Il polarimetro è uno strumento in grado di misurare il potere ottico rotatorio di una soluzione ed è utilizzato per il riconoscimento di enantiomeri nei composti chirali. Gli enantiomeri, sebbene non sovrapponibili, come la mano destra e quella sinistra, hanno proprietà fisiche e chimiche identiche.
Tuttavia sostanze otticamente attive, costituite da molecole contenenti un atomo di carbonio asimmetrico, hanno la proprietà di ruotare il piano di polarizzazione della luce.
La rotazione avviene attorno alla direzione di propagazione in verso orario o antiorario a seconda delle sostanze disciolte nella soluzione.
Polarimetro e potere ottico rotatorio
Misure quantitative dell’angolo di rotazione sono effettuate tramite polarimetri. In essi la luce ordinaria (in genere radiazione monocromatica del sodio) entra nel polarizzatore ed è convertita in luce polarizzata che passa attraverso il campione per arrivare a un altro prisma di Nicol inventato nel 1828 da William Nicol, detto analizzatore.
La soluzione interposta tra un polarizzatore ed un analizzatore con piani perpendicolari fa sì che parte della luce polarizzata attraversi l’analizzatore. Noto l’angolo di rotazione dell’analizzatore che si rende necessario per annullare la porzione di luce trasmessa, si ricava la concentrazione della specie nella soluzione.
Quando il tubo porta campioni è vuoto o contiene sostanze non otticamente attive la quantità di luce che passa è massima quando l’angolo dell’analizzatore è di 0°. Se nel portacampioni è posta una sostanza otticamente attiva è necessario ruotare di un certo angolo dallo 0° per ottenere il massimo della luce trasmessa. L’entità della rotazione dipende da molti fattori quali il volume del campione, la sua concentrazione, la lunghezza del tubo, la temperatura, la lunghezza d’onda della luce e il solvente.
Potere ottico rotatorio specifico
Per ottenere risultati confrontabili si definisce il potere ottico rotatorio specifico [α]λt . Esso è la rotazione espressa in gradi causata da un grammo di sostanza sciolto in 1 mL di soluzione in un tubo polarimetrico lungo un decimetro.
Il valore della rotazione, che può essere oraria (+) o antioraria (-) così determinato, costituisce una caratteristica del composto esaminato e segue la legge di Biot:
[α]λt = α / l p
dove α è l’angolo di rotazione, l lo spessore in dm e p sono i grammi di sostanza per millilitro. Sostituendo in tale espressione al valore di p la concentrazione percentuale c del soluto si ha:
c = α ·100 /[α]λt
la proporzionalità espressa tra concentrazione di soluto ed angolo di rotazione della luce polarizzata è alla base dell’analisi polarimetrica quantitativa. La polarimetria ha infatti una vasta applicazione nell’industria saccarifera dove il controllo della produzione degli zuccheri si esegue esclusivamente per via polarimetrica.