Practica Nº 1RERACTROMETRIA

I. Objetivos:

- Conocer el fundamento del uso del instrumento y entender en que consiste la refracción- Aprender el manejo del refractómetro - Determinar el índice de refracción y concentración de diferentes líquidos

II. Teoría Básica:

II.1Refracción de la Luz.

Se denomina refractometría, al método de calcular el índice de refracción de una muestra para, por ejemplo, conocer su composición o pureza. A pesar de que los refractómetros son más eficaces para medir líquidos, también se emplean para medir sólidos y gases, como vidrios o gemas. Un rayo de luz que pasa oblicuamente desde un medio hacia otro de diferente densidad, cambia su dirección cuando traspasa la superficie.

Este cambio en la dirección se denomina refracción. Cuando el segundo medio es más denso que el primero, el rayo el rayo se aproxima a la perpendicular trazada sobre la superficie divisoria en el punto de incidencia. La causa fundamental de este cambio en la dirección se debe al cambio en la velocidad de la luz que se hace más lenta cuanto más denso sea el medio por el que pasa el haz.

II.2 Índice de refracción.

Cuando un haz de luz que se propaga por un medio ingresa a otro distinto, una parte del haz se refleja mientras que la otra sufre una refracción, que consiste en el cambio de dirección del haz. Para esto se utiliza el llamado índice de refracción del material, que nos servirá para calcular la diferencia entre el ángulo de incidencia y el de refracción del haz.

El efecto de la refracción se puede observar fácilmente introduciendo una varilla en agua. Se puede ver que parece quebrarse bajo la superficie. En realidad lo que sucede es que la luz reflejada por la varilla (su imagen) cambia de dirección al salir del agua, debido a la diferencia de índices de refracción entre el agua y el aire.

Se utiliza la letra n para representar el índice de refracción del material, y se calcula por la siguiente fórmula:

n=C0

v n : índice de refracción del medio en cuestión

C0: Velocidad de la luz en el vacio (3 * 108 m/s)

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V: velocidad de la luz en el medio en cuestiónII.3 Ley de snell.

Conocida también como ley de la refracción, e indica que:

Q1 = Q1critico

Ley de snelln1 senQ1 = n2 senQ2

Donde: n1 es en índice de refracción del medio1.n2 es el índice de refracción del medio 2.Q1 es el Angulo de incidencia.Q2 es el Angulo de refracción.

Si el medio 1 es el vacio (n1 – 1.000) …………………………….(2)

II.4 Refracción esférica.

Lorentz y lorenz, definieron este valor para un líquido puro. Es dependiente de la naturaleza de la sustancia y es característica de ella. Esta dad por:

r=(n2−1) /((n2+2 )∗ρ) ………………………………..(3)

II.5 Refracción molar.

Es una propiedad aditiva y constituida, producto de la refracción especifica por el peso molecular PM.

r=(n2−1 )∗PM /((n2+2 )∗ρ) ………..………………..(4)

II.6 Índice de refracción de mezclas.

Si O es la mezcla, 1 y 2 son los componentes, P el % en peso.

100 (n0−1 )ρ0

=P1 (n1−1 )ρ1

+(100−P1 ) (n2−1 )

ρ2 ………..………………..(5)

II.7 Refracción Molar de Mezclas.

Experimentalmente esta dado por:

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n2 = senQ1/senQ2

Rexp=( (n02−1)n0

2+2 )( X1PM 1+( 1−X1 )∗PM 2

ρ0

) ……….…..………………..(6)

Siendo: X refracción molar del componente respectivoCuando se emplea la propiedad aditiva:

Radd=X1( (n12−1 )n1

2+2 )( PM 1

ρ1)+ (1−X 1) ( (n2

2−1)(n2

2+2) )( PM 2

ρ2) ………………..(7)

II.8 Refracción de Abbe.

Mide el Angulo de reflexión total. Consiste esencialmente de dos prismas de vidrio ópticamente denso, telescopio de foco corto y prismas de Amici. Tiene la ventaja de que su escala esta graduada en índices de refracción, para la luz de sodio a 20ºC y requiere poca muestra. Su uso debe seguir ciertas reglas:

a) Se le debe conservar limpio.b) Las superficies de los prismas se debe limpiar después de cada determinación en

forma cuidadosa, para evitar posibles ralladuras.c) En el acular se observa dos zonas divididas, una de ellas es como se ve en la figura

III. Materiales y Reactivos:

- Refractómetro de Abbe – 3L Baush Lamb con transformador

- Pipetas graduadas- Vaso de Precipitado- Papel Higiénico- Agua Destilada- Jugo de Mandarina- Jugo de Limón- Vinagre- Sillao- Agua Bidesionisada- Agua para Inyección

- Sal

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IV. Procedimiento:

Uso del Refractómetro

1. Conectamos el refractómetro usando un transformador2. Conectamos las mangueras del refractómetro para la entrada y salida de

agua3. Abrimos el prisma superior hacia la izquierda, limpiamos ambos prismas

con algodón humedecido en alcohol etílico, o benceno si es que se ha usado aceite.

4. Colocamos 2 gotas de muestras sobre la superficie del prisma inferior, cerramos con el prisma superior quedando así una capa fina de líquido entre ambos.

5. Encendemos el refractómetro, observamos en el ocular y movemos el macrómetro (derecha del aparato) hasta obtener una zona sombreada; luego con el micrómetro colocamos la división de las zonas en la intersección de los cabellos, si esta no fuera nítida giramos el botón frontal de ajuste de temperaturas hasta lograr nitidez.

6. Cerramos el interruptor y leímos directamente la escala.7. Medimos el índice de refracción de las soluciones preparadas8. Anotamos y confirmamos los datos obtenidos.

Medidas del Índice de Refracción

1. Preparar 200 ml de muestras de las siguientes mezclas: 0.2; 0.6; 0.8; 1.0; 1.20; 1.50; 2.00; 2.5 en peso de sal y agua.

2. Tomar lo necesario de las siguientes muestras: jugo de limón; jugo de mandarina; sillao; agua bidesionisada; agua destilada; agua para inyección; agua potable.

3. Mida el índice de refracción de las mezclas preparadas, y las muestras de sustancias.

V. Calculo de Resultados:

Los siguientes cálculos como determinación del % en peso de la sal de las muestras en cuestión; se realizan con los procedimientos ya me mencionados

NaCl(s) H2O (ml)Índice de Refracción

a 22 ºC% en peso

0.2 200 1.3398 0.090.4 200 1.3405 0.200.6 200 1.3395 0.300.8 200 1.3400 0.401.0 200 1.3387 0.501.2 200 1.3395 0.601.5 200 1.3400 0.742.0 200 1.3407 0.99

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2.5 200 1.3410 1.23

La sal posee entre sus propiedades físicas una solubilidad de 35,7 g/100 ml a 0 °C. La sal posee, no obstante, una solubilidad final diferente en función del tamaño de su cristal, por ejemplo los cristales 'granulares' tardan en disolverse más tiempo que aquellos finos o en forma de copos, este efecto puede notarse en la cocina. La velocidad de solubilización hace que las diferentes sales se apliquen en diferentes instantes de la preparación de los alimentos.

Jugo de Limón:n =

1.3533Jugo de Mandarina: n = 1.3518Sillao: n = 1.3740Vinagre: n = 1.3394Agua bidesionisada: n = 1.3380Agua destilada: n = 1.3399Gaseosa: n = 1.3555Agua para inyección: n = 1.3380Agua potable: n = 1.33987

VI. Conclusiones:

- Aprendimos a calibrar bien el refractómetro para obtener mejores resultados.- Aprendimos a determinar el índice de refracción de las soluciones.- El índice de refracción nos ayuda a identificar la concentración de sólidos

totales y actividad acuosa en muestras de productos lácteos.- La temperatura es un factor importante en mediciones de líquidos.

VII. Cuestionario:

6.1. ¿De que factores depende el Índice de Refracción?

Algunos factores que afectan una lectura de índice de refracción son:- Temperatura.- Presión.- Longitud de Onda.

6.2. Determinar el índice de refracción de sólidos

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1.33751.338

1.33851.339

1.33951.34

1.34051.341

1.3415in

dice

de

refr

acci

on

Para las mediciones del índice de refracción en sustancias solidas transparentes las técnicas utilizadas son las siguientes:

- El método de inmersiónEl método se basa en la comparación consecutiva de los índices de refracción del mineral con una serie de líquidos de un juego especial hasta encontrar el líquido más próximo por su índice de refracción al mineral problema. La precisión en la determinación de los índices de refracción utilizando este método puede alcanzar 0,001. Un juego de líquidos que se utiliza normalmente consiste en 98 líquidos con índices de refracción de 1,408 a 1,780 que se preparan a partir de una mezcla de composiciones orgánicas con disolventes.

Para conseguir ésto, las partículas pequeñas del mineral se sumergen en una gota de líquido con el índice de refracción conocido sobre un vidrio portaobjetos. La preparación se coloca en la platina de un microscopio de polarización. Para la comparación de los índices de refracción del mineral y del líquido se utiliza el fenómeno de línea de Becke, que se mueve hacia la sustancia con mayor índice de refracción al subir el tubo del microscopio. El estudio de minerales isótropos se realiza en los granos de mineral de cualquier orientación y en cualquier posición respecto a los polarizadores del microscopio. Para los minerales anisótropos es importante la posición del grano y el efecto de línea de Becke se estima en distintas posiciones de extinción.

- Método de duc de chaulnesDuque de Chaulnes "imagen-El método de desplazamiento se refina para dar cuenta de los errores asociados con las rebanadas delgadas de cristales y que se encuentran para dar resultados precisos a ± 0,006 en el índice de refracción de rango 2.4. Algunos de los errores inherentes del método se tienen en cuenta exactamente, mientras que otros son tratados estadísticamente. El método tiene ventajas en la medición de n en sitios seleccionados en sólidos y en la determinación de los índices a distancias superiores a los de los medios de comunicación útil inmersión. El índice de rayos ordinaria en BaTiO 3 se midió en dos cristales a temperatura ambiente, y el índice promedio se determinó 2,369 ± 0,31% (los gruesos cristales fueron 0,0126 y 0,0209 cm)

6.3. ¿Cómo varia el índice de refracción de líquidos y sólidos orgánicos con la temperatura y presión?

La refracción se produce si los índices de refracción de los medios son diferentes y si el Angulo de incidencia no es cero; los líquidos, sólidos y de algunos gases si sus propiedades son idénticas en todas las direcciones por ejemplo de los

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cristales cúbicas estos son caracterizados por un único índice de refracción y son conocidos como ISOTROPAS o compuestos isotropicos. Por otra parte si tenemos otros medios en el que sus cristales dependen de la orientación relativa del rayo o de la luz y de su eje cristalino estas presentaron mas de un índice de refracción tales cristales son denominados ANISOTROPICOS o ANISOTROPOS.

El índice de refracción de un liquido orgánico es bastante sensible ala temperatura por lo tanto es esencial controlas la temperatura para una precisión de la medida. Otro de las variables que influye en el índice re refracción es la longitud de onda de la luz utilizada en el índice de refracción y el cambio del índice de refracción debido ala longitud de onda se conoce como dispersión óptica.

VIII. Bibliografía:

- http://www.monografias.com/trabajos59/refractometria/refractometria2.shtml

- http://www.monografias.com/trabajos59/refractometria/refractometria2.shtml

- http://html.rincondelvago.com/quimica_61.htmlhttp://www.fceia.unr.edu.ar/fisicaexperimentalIV/CATEDRA/Interferometro%20de%20Michelson.pdf

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