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Legge di Biot

  |   Chimica, Chimica Analitica

La legge di Biot è utilizzata nelle tecniche polarimetriche per relazionare il potere ottico rotatorio specifico con l’angolo di rotazione.

Le molecole chirali dette otticamente attive sono caratterizzate dalla proprietà di ruotare il piano della luce polarizzata.

L’effetto causato da questa proprietà è indicato come rotazione ottica.

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 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.

Rotazione

La rotazione avviene a causa dell’interazione tra la luce polarizzata e il mezzo chirale che essa attraversa.

Quindi la lunghezza del percorso del campione chirale influenza la rotazione. Maggiore è la lunghezza del percorso, maggiore è la rotazione poiché aumenta la quantità di campione chirale con cui interagisce la luce. Infatti, raddoppiando il percorso raddoppia la rotazione osservata.

Inoltre maggiore è la concentrazione, maggiore è la rotazione. E anche in questo caso, raddoppiando la concentrazione, la rotazione osservata è doppia.

Rotazione specifica 

Per rendere più universali i dati per la rotazione osservata, è stata introdotta la rotazione specifica per quantità ([α]).

La rotazione specifica di un campione è misurata in una provetta da 1 dm a 25 °C utilizzando una lampada al sodio che emette luce a una lunghezza d’onda di 589 nm chiamata la linea D del sodio. La concentrazione del soluto chirale è mantenuta a 1 g/mL .

A parte la concentrazione e la lunghezza del percorso, anche la temperatura e il tipo di luce possono influenzare la rotazione osservata .

La rotazione specifica è una proprietà di un composto chimico chirale definita come il cambiamento di orientamento della luce monocromatica polarizzata nel piano, per unità di prodotto distanza-concentrazione, quando la luce passa attraverso un campione di un composto in soluzione.

Secondo la legge di Biot il valore della rotazione, che può essere oraria (+) o antioraria (-) costituisce una caratteristica del composto esaminato.

[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.

Enantiomeri

Gli enantiomeri ruotano il piano della luce polarizzata nella stessa misura ma in direzione opposta . Ad esempio, la rotazione specifica di (R)-2-butanolo e (S)-2-butanolo sono rispettivamente -13,52° e +13,52°

Pertanto in presenza di una miscela racemica ovvero di una miscela contenente il 50% di ogni enantiomero non si osserverà rotazione del piano della luce polarizzata