Princípio de Funcionamento

O refratômetro é um equipamento que mede o índice de refração (IR) de uma substância. Refração é um fenômeno ótico causado pela mudança da velocidade da luz quando o feixe atravessa 2 meios diferentes, como o ar e água, por exemplo. Esse é o fenômeno responsável pelo efeito que observamos ao mergulhamos uma colher em um copo transparente cheio de água, o qual faz parecer que a colher dobra ao mergulhar na água.

Os refratômetros, normalmente, medem o IR da substância a ser analisada a partir do ângulo crítico (θcrit), que quando é atingido, o feixe refratado é totalmente refletido, conforme mostrado na figura abaixo. Nos refratômetros a amostra (n2) está em contato com um prisma de IR conhecido (n1). No caso de um equipamento analógico um visor mostra a escala e a região do ângulo crítico a divide em uma área iluminada e outra escura. Nos refratômetros digitais, geralmente um LED ilumina o sistema e um sensor detecta o ângulo crítico. Antes de comprar um refratômetro é importante verificar se a escala da medida é compatível com a necessária para as medidas de salinidade da água do mar e se o mesmo tem compensação de temperatura.

Todo instrumento de medida precisa ser calibrado para garantir a confiabilidade da medida realizada. É prática bastante difundida calibrar o refratômetro no ponto inicial (zero) com água deionizada (IR = 1,33283). Entretanto, essa não é a melhor abordagem. Não vou aqui descrever as razões técnicas envolvidas, mas o procedimento mais adequado é sempre calibrar o equipamento na região em que a medida será feita. Entretanto, não são muitas as empresas que fornecem padrão de calibração com salinidade de 35 ‰ para a calibração dos refratômetros. Na ausência de um padrão comercial disponível é possível produzir uma solução salina com um valor conhecido do IR e que esteja próximo ao da água do mar natural com salinidade de 35 ‰. 

Normalmente indica-se usar o NaCl para fazer esse padrão, mas este sal costuma absorver muita água, o que deixa imprecisa a medida da massa. Usar sal de cozinha deixa ainda mais imprecisa essa solução não só por causa da água presente como devido a outros íons que estão presentes, como magnésio e iodeto. Assim, recomendo fazer a solução de calibração com bicarbonato de sódio, que não apresenta esse problema.

Os refratômetros podem dar o resultado como índice de refração (n), salinidade (S) ou gravidade específica (SG). Fique atento na hora de verificar o resultado da solução padrão. Se o refratômetro possuir compensação automática de temperatura e mostrar diretamente o valor em salinidade (PSU), a solução padrão de cloreto de sódio vai produzir um valor por volta de 32 PSU e a de bicarbonato de sódio por volta de 35 (PSU). Se o refratômetro não possuir a função de ajustar o valor de calibração, basta subtrair o valor esperado do valor que foi medido da solução padrão e somar o valor resultante dessa diferença nas medidas feitas na água do aquário. Se o refratômetro for do tipo manual, basta mover o parafuso de calibração até ajustar a posição do prisma no valor correspondente ao índice de refração da solução padrão utilizada. Normalmente, os refratômetros manuais não apresentam compensação automática de temperatura. Nesse caso, basta corrigir o valor do IR da solução padrão utilizada subtraindo-se 0,00011 para cada grau de temperatura acima de 20oC e fazer o ajuste do parafuso do prisma para ajustar a escala nesse valor calculado.

Referências bibliográficas

1. D. Malarde, W.Y. Wu, P. Grosso, J.-L. de Bougrenet de la Tocnaye, M. Le Menn, High-resolution and compact refractometer for salinity measurements, Meas. Sci. Technol. 20, 2009, 015204. 

2. R. W. Austin and G. Halikas, ‘‘The index of refraction of seawater’’ SIO Ref. 76-1 (Scripps Institution of Oceanography, La Jolla, Calif., 1976) 

3. W. M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Ed 97, 2016-2017, pág. 5-118.