Scara zaharimetrică internațională
Unitate din afara SI · mărime: conținutul de zaharoză după unghiul de rotire a planului de polarizare
O soluție de zahăr știe să rotească planul de polarizare al luminii, iar această rotire este proporțională cu cantitatea de zaharoză dizolvată, așa încât ajunge să luminezi printr-un tub și să vezi cu câte grade a trebuit rotit analizorul. Descoperirea îi aparține lui Biot și a fost făcută în 1815, iar comerțul s-a agățat de ea fiindcă optica răspunde la întrebarea la care nu răspunde niciun areometru: cât este în sirop tocmai zaharoză, și nu substanțe dizolvate în general.
De aici și frumoasa pereche cu gradul Brix, cu care aceeași probă se măsoară după densitate. Brixul vede tot ce este dizolvat — zaharoză, zahăr invertit, săruri, substanțe colorante —, pe când polarizarea răspunde aproape numai la zaharoză, și de aceea diferența dintre cele două numere este tocmai acel adaos pentru care cumpărătorul nu vrea să plătească. Raportul acestor numere se cheamă în fabrică puritate, și tocmai el, iar nu dulceața însăși, hotărăște prețul lotului.
01 · Definiție
O sută de grade ale scării zaharimetrice internaționale sunt date cântăririi normale: 26,000 grame de zaharoză pură, dizolvate și aduse la o sută de mililitri și străbătute de lumină într-un tub lung de două sute de milimetri la douăzeci de grade Celsius. O astfel de probă rotește planul de polarizare cu 34,626 grade dacă se luminează cu linia galbenă a sodiului, iar toată scara nu este decât acest unghi, luat drept o sută și împărțit în o sută de părți egale.
Însușirea de a roti polarizarea se cheamă activitate optică și se sprijină pe faptul că molecula de zaharoză nu se suprapune peste propria ei imagine în oglindă. Rotirea este proporțională și cu concentrația, și cu lungimea drumului prin soluție, iar coeficientul de proporționalitate se numește rotație specifică; la zaharoză el este plus șaizeci și șase și jumătate, plusul însemnând o rotire la dreapta, în sensul acelor de ceasornic pentru un observator care privește în întâmpinarea razei.
Rezervele sunt aici tot atâtea câte la orice scară convențională. Rotația specifică atârnă de lungimea de undă, și de aceea în simbol stă litera D — linia galbenă a sodiului —, măcar că zaharimetrele de azi luminează cu linia verde a mercurului, unde o sută de grade răspund deja la 40,777 grade de rotire. Atârnă și de temperatură, și de concentrația probei înseși, așa încât tabelele ICUMSA dau corecțiile deosebit, iar tubul se ține în termostat.
O subtilitate aparte stă în aceea că aparatul nu socotește zaharoza, ci suma rotirilor a tot ce se află în soluție. Cât timp adaosurile sunt optic inactive, citirea este cinstită, dar cum se descompune zaharoza în glucoză și fructoză, rotirea scade și chiar își schimbă semnul, fiindcă fructoza rotește la stânga mai tare decât glucoza la dreapta. Fenomenul se cheamă inversie, iar pe el este clădită o întreagă metodă de a afla zaharoza din diferența a două măsurători.
Cursorul arată cât este dizolvat cu totul în probă, iar butoanele aleg ce anume este dizolvat acolo. Areometrul cu refractometrul socotesc totul la rând și dau grade Brix, polarimetrul răspunde aproape numai la zaharoză și dă grade ale scării zaharimetrice, așa încât golul dintre cele două bare sunt tocmai nezaharurile, pentru care nimeni nu va plăti.
Cât timp zaharoza este întreagă, rotirea crește la dreapta odată cu cantitatea ei. Dar de se rupe, din o substanță ies două care rotesc în părți deosebite: glucoza la dreapta cu cincizeci și trei, fructoza la stânga cu nouăzeci și doi, așa încât suma se duce în minus. Tocmai pentru această schimbare de semn a fost numit fenomenul inversie, iar pe diferența rotirilor dinaintea și de după ea este clădită metoda lui Clerget.
02 · Conversie
Introduceți ce a arătat aparatul
Înăuntrul opticii prefacerile sunt exacte, de vreme ce un grad al scării nu este decât un unghi împărțit la un număr statornic. Apropierea începe acolo unde de la optică se trece la masă: concentrația se scoate din unghi în grame pe mililitru, pe când procentele de masă cer densitatea soluției, care se ia din tabele.
Lungimea tubului se poate schimba în potrivirile fine ale fișei: cea obișnuită este de două sute de milimetri, dar pentru siropuri închise se ia o sută, iar pentru soluții foarte slabe patru sute.
O placă de control din cuarț — iată ce păstrează în adevăr această scară. Zaharoza nu e bună de etalon, căci trage apa, se tulbură și se invertește încet de la sine, pe când cuarțul rotește lumina prin însăși alcătuirea lui și o face neschimbat ani de-a rândul, așa încât un zaharimetru nu se verifică cu zahăr, ci cu o placă atestată în grade ale aceleiași scări.
| Valoare | Notă | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Ordine de mărime
rotație specifică: la stânga și la dreapta04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară zahărul
Aparatul este clădit cu iscusință: în loc să măsoare unghiul de-a dreptul, el stinge rotirea soluției cu rotirea potrivnică a unei pene de cuarț, care se mută până ce câmpul se face deopotrivă. Scara este atunci împărțită de-a dreptul în grade ale scării zaharimetrice, și de aceea cel care lucrează nu are nici de socotit, nici de căutat prin tabele.
Aparatul de obște al chimistului, a cărui scară este cinstit împărțită în grade de unghi și a cărui sursă este o lampă cu sodiu cu chiar acea linie D. Cu el se măsoară rotirea oricărei substanțe optic active, nu doar a zahărului, și de aceea toate valorile din tabele ale rotației specifice au fost căpătate tocmai pe el.
Aparatele scării vecine: unul prinde refracția razei la fața unei prisme, celălalt cântărește pur și simplu un volum știut, și amândouă dau grade Brix, adică suma a tot ce este dizolvat. Fără ele polarizarea rămâne un număr fără numitor, căci puritatea unui lot se socotește ca raportul unei citiri la cealaltă.
Singurul aparat care socotește fiecare zahăr deosebit: proba se desparte pe o coloană și se capătă vârfuri deosebite de zaharoză, glucoză și fructoză. La loturi în pricină și la arbitrajul de laborator se crede tocmai lui, pe când polarizarea rămâne în comerț fiindcă răspunde într-un minut și nu cere nici reactivi, nici coloană.
05 · Reguli de scriere
Semnul rotirii cântărește mai mult decât mărimea ei
Gradul scării se scrie lipit cu literă latină majusculă, iar valoarea se desparte printr-un spațiu. La rotația specifică semnul este neapărat trebuincios, căci fără el nu se știe încotro se rotește planul, iar în simbol se arată lungimea de undă și temperatura: litera D răspunde de linia galbenă a sodiului, iar indicele de sus de douăzeci de grade Celsius. Gradele scării zaharimetrice nu se pot pune deopotrivă cu gradele Brix nici măcar pentru o soluție pură: numerele pot să coincidă, dar măsoară altceva.
A doua scriere a lăsat deoparte semnul, iar fără el mărimea își pierde jumătate din înțeles: zaharoza și fructoza se deosebesc nu atât prin număr, cât prin direcție. A treia pune semn de egalitate între polarizare și densitate, când potrivirea numerelor este cu putință doar la zaharoza pură și nu dovedește nimic. A patra vorbește de «zahăr» în general, deși polarimetrul vede numai zaharoza, iar zahărul invertit îl socotește cu semn potrivnic și deci îl scade.
06 · Unități vecine
Rudenia cea mai apropiată este gradul Brix, cu care aceeași probă se citește după densitate, și gradul Plato, alcătuit la fel, numai că pentru mustul de bere. Amândouă scările răspund la întrebarea «cât este dizolvat cu totul», pe când scara zaharimetrică răspunde la întrebarea «cât din asta este zaharoză», și de aceea în fabrică ele se țin totdeauna împreună.
doar zaharoză
toată substanța uscată
puritatea lotului
Dintre fișele Simetrium alături stau grad Brix și grad Plato, scările areometrului °Bé / °Tw / °API, unde aceeași densitate se citește în felul petroliștilor, tăria alcoolică, unde se duce zahărul după fermentație, și densitate în kg/m³ ca temei comun al tuturor acestor scări.
07 · Secțiune istorică
De la rotirea luminii la prețul lotului
Jean-Baptiste Biot a aflat că planul de polarizare este rotit nu numai de cristale, ci și de soluții, și că mărimea rotirii crește cu concentrația. Lămurire chimică nu era atunci, în schimb s-a văzut îndată că optica știe să privească înăuntrul unei substanțe fără a strica proba, și asta s-a dovedit mai însemnat decât teoria însăși.
Karl Ventzke s-a gândit să împartă aparatul nu în grade de unghi, ci de-a dreptul în procente de zahăr, luând drept o sută rotirea unei cântăriri anume. Cel care lucra n-a mai avut de atunci nici de socotit, nici de știut optică: citea un număr care se putea trece într-o scrisoare de trăsură, iar fabrica de zahăr și-a căpătat cel dintâi aparat de măsură adevărat.
Clerget a priceput că schimbarea de semn la descompunerea zaharozei nu este piedică, ci unealtă: dacă se măsoară proba înaintea inversiei și după, diferența rotirilor atârnă numai de zaharoză, pe când tot restul din soluție se stinge. Metoda dublei polarizări a făcut citirea vrednică de crezare dintr-o dată, chiar și pentru siropurile tulburi de fabrică.
Scările naționale s-au despărțit veacuri de-a rândul la a treia cifră, iar Comisia internațională pentru metode unitare de analiză zaharimetrică le-a adus la una singură, legând suta de cântărirea normală și de linia verde a mercurului. De atunci contractul bursier pe zahăr brut se scrie în aceste grade, iar o primă pentru o zecime de grad înseamnă același lucru la Londra și la São Paulo.
Scara zaharimetrică o păstrează cuarțul, nu zahărul
Ai zice că etalonul unei asemenea scări ar trebui să fie zaharoza însăși, însă pentru rolul acesta ea nu este bună deloc: zaharoza trage apa din aer, se tulbură de la cel mai mic adaos și se descompune de la sine, iar o soluție a ei trăiește zile numărate. Cuarțul, dimpotrivă, rotește planul de polarizare prin însăși alcătuirea lui, o face neschimbat ani de-a rândul și nu cere nici cântărire, nici balon, și de aceea zaharimetrele se verifică cu o placă de cuarț atestată în grade ale aceleiași scări.
Iese astfel că o mărime numită după zahăr și născocită pentru negoțul cu zahăr este legată de un mineral, de o lungime de undă și de forma unui tub, pe când zahărul însuși se arată în acest lanț abia la sfârșit, când aparatul se uită la probă. Tocmai această alcătuire o face scară convențională, iar nu constantă a firii: ce se reproduce aici nu este zahărul, ci înțelegerea dintre aparate, și de aceea ICUMSA nu rescrie firea, ci o rânduială.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și mărimi din afara sistemului, fără de care n-ar funcționa nici tehnica, nici calendarul.