Practica 1 Refractometría PDF

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PRACTICA 1: REFRACTOMETRÍAIntegrantes:Magali Jaqueline Albarrán Peralta.Grupo: 2IVEquipo: 1Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Unidad Profesiona l Lázaro Cárdenas, Prolongación deCarpio y Plan de Ayala s/n, Col. Santo Tómas C. 11340 Alcaldía Miguel Hidalgo CDMXéxico.____________________________...

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PRACTICA 1: REFRACTOMETRÍA Integrantes: Magali Jaqueline Albarrán Peralta.

Grupo: 2IV2 Equipo: 1 Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Unidad Profesional Lázaro Cárdenas, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala s/n, Col. Santo Tómas C.P. 11340 Alcaldía Miguel Hidalgo CDMX.México. _____________________________________ R  esumen_ ____________________________________ En este trabajo se informa la práctica de Refractometría desarrollada en el Laboratorio de Fisicoquímica, el cual tiene como objetivo comprender y determinar el índice de refracción de diversas sustancias, haciendo cálculos sobre el peso molecular y la refracción molecular de estás. El primer desarrollo de la práctica fue la medición del índice de refracción de las sustancias, haciendo uso del refractómetro de Abbe. Asimismo, se calculó la refracción molecular con la ecuación de Lorentz y Lorenz. En el segundo desarrollo experimental se determinó la relación del índice de refracción-concentración del agua y etanol. Y por último el siguiente procedimiento fue precisar el índice de refracción de la solución desconocida de etanol con el refractómetro de Abbe. Llegando a comparar nuestros resultados experimentales con los teóricos.

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Introducción Imaginemos que una moneda cae al fondo de una cubeta con agua. En la parte lisa de la cubeta se ve que está sobre el suelo, quiere recogerla pero su mano no alcanza la moneda, sino que se desvía y toca al lado de la misma. Con este simple ejemplo se puede explicar la refracción de la luz en las superficies de dos materiales diferentes.

radiación y los electrones de enlace de la materia. Como consecuencia, la velocidad de la propagación de onda de la radiación en el medio ( c1 ) es menor que en el vacío ( c0 ). El índice de refracción ( η) de una sustancia se define como el cociente entre la velocidad de la radiación electromagnética en el vacío y en el medio. [1]

n=

c0 c1

Cuando una radiación electromagnética (como la luz) atraviesa un medio transparente se produce una acción recíproca entre el campo eléctrico de la

1

El índice de refracción es otra cantidad magnitud física de las soluciones que varía con la cantidad de sustancia disuelta. Los instrumentos que miden el índice de refracción se denominan refractómetros. Se ha descrito una estrecha relación entre el índice de refracción y la densidad, lo que llevó a Newton a observar que la relación (n2 − 1)/ρ era aproximadamente constante para algunas sustancias. Esta propiedad se ha aprovechado para medir la densidad relativa de la orina mediante el uso de un reflector especialmente diseñado para ello (refractómetro de Abbé). Algunos de estos refractómetros permiten, también, la medición de la concentración de proteína en suero.[1]

De acuerdo con la definición de índice de refracción absoluto; si el primer medio es el aire o el vacío, tenemos:

Fig.1. Esquematización de la incidencia de un rayo de luz de un medio 1 a un medio 2.

Índice de refracción relativo. Cuando la luz pasa de un medio 1 a un medio 2, el cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción, que es constante se llama índice de refracción relativo del segundo medio respecto al primer medio ( se simboliza n₂ y n₁ ). [2]

n₁ = C/ V₁ y n₂ = C/V2, al despejar en cada caso la velocidad de la luz en el medio. V₁ = C/n₁ y V₂= C/n₂ y al reemplazar en la ley de Snell nos queda: Sen Өᵢ / Sen Өᵣ = V₁/V₂ ;Sen Өᵢ / Sen Өᵣ = C/n₁/ C/n₂ , cancelando C, tenemos:

n₂ ₁ = Sen Өᵢ / Sen Өᵣ ó también n₂ ₁ = V₁/V₂ Sen Өᵢ / Sen Өᵣ = n₂/n₁ , por lo tanto, El índice de refracción relativo de un medio 2 respecto a un medio 1 es igual al cociente entre las velocidades. Leyes de refracción El fenómeno de la refracción se rige de acuerdo con dos leyes de las cuales;La primera afirma que tanto el rayo incidente como el refractado y la normal a la superficie de refracción están contenidos en un mismo plano. La segunda ley, llamada también ley de Snell, afirma que para una luz con una frecuencia determinada, el cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante e igual al índice relativo de ambos medios. Esta ley constituye el fundamento del funcionamiento de los instrumentos llamados refractómetros empleados para la determinación de los índices de refracción de los diversos materiales a partir de la medición precisa de los ángulos de incidencia y refracción. [2]

n₂ ₁ = n₂/n₁. Principio del ángulo límite o ángulo crítico. Cuando un rayo de luz monocromática pasa de un medio menos denso a otro más denso, se desvía o refracta respecto de la normal. Fig. 2 Refracción de un rayo de luz al pasar del medio M al prisma P. Alexander Findlay, B.  P. Levitt , (1979)

Los refractómetros de ángulo crítico usan la luz ref tra. El del ray el áng r la rad ero via ión per la sup el

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cual el ángulo de refracción es de 90°, y tras el cual la reflexión total es obtenida. [3] Factores que afectan el índice de refracción ❏ Variación del I.R. según la concentración: Cuando se trabaja con disoluciones de elevada concentración de moléculas distintas de la que se interesa analizar, hay que tener en cuenta el índice de refracción puede variar según la concentración, y que este índice, a su vez, hace variar el coeficiente de absorción molar.[1] ❏ Efecto de la temperatura: Cuando variamos la temperatura en un medio, también varía su densidad esto influye en el índice de refracción. Entonces para realizar las mediciones correctas del índice de refracción, esta variable debe modificarse. ❏ Longitud de onda: El índice de refracción de un medio transparente es inversamente proporcional a la longitud de onda. ❏ Presión: En general para los líquidos un aumento en la presión es directamente proporcional a la densidad, por ende aumenta el índice de refracción. Refracción molecular Otra propiedad física molecular cuyo carácter aditivo había sido apreciado desde hace mucho tiempo es la refracción de la luz es La refracción molecular (RM ) se calcula a partir del índice de refracción n , la densidad d y el peso molecular M por medio de la siente expresión:

RM =

n2 −1 ( M ) n2 +2 d

Su valor depende de la longitud de onda de luz utilizada. [4] Aplicaciones [2]

❏ Determinación de la pureza de muestras ❏ Determinación de momentos dipolares ❏ Determinación de estructuras moleculares y pesos moleculares aproximados ❏ Se relacionan con la variación de la concentración de disoluciones.

Objetivos ❖ Comprender el concepto de índice de refracción ❖ determinar el índice de refracción de varias sustancias ❖ Encontrar la relación que existe entre el índice de refracción con la densidad y concentración. ❖ Calcular el peso molecular y la refracción molecular de diferentes sustancias.

Resultados y discusión Tabla 1. Cálculo de la Refracción Molecular de los disolventes puros.

Sustancia

Índice de refracción

Densidad

Etanol

1.359

0.78 g/mol

Cloroformo

1.443

1.48 g/mol

Benceno

1.492

0.87 g/mol

Peso Molecular

Refracción molecular experimental

Refracción molecular Teórica

46.06 g/mol

12.849 cc/mol

12.961 cc/mol

119.38 g/mol

21.337 cc/mol

21.419 cc/mol

78.05 g/mol

25.774 cc/mol

21.108 cc/mol

❏ Existe una amplia aplicación en la industria alimenticia, esto es principalmente para medir las concentraciones de azúcar presentes en el producto a analizar. ❏ Se utiliza en el análisis cuantitativo de variadas soluciones. ❏ Identificación de productos

3

4

Tabla 2. Dependencia del índice de refracción con la concentración

solución

1

2

3

4

5

Agua (ml)

23.8

22.5

21.2

20.0

18.8

Etanol (ml)

1.2

2.5

3.8

5.0

6.2

Conc. %

0.05

0.11

0.17

0.25

0.3297

n

1.334

1.337

1.34

1.342

1.346

6

7

8

17.5

15.0

12.5

7.5

10.0

12.5

0.4285

1.5

1

1.348

1.353

1.357

Índice de refracción experimental: 1.338, por lo que se tiene que calcular la concentración de etanol en agua.

5

Gráfica 1. % Concentración vs Índice de refracción.

Podemos observar desde un inicio que la refracción molecular experimental no dista demasiado de la teórica; excepto en el Benceno, en el cual hay una diferencia marcada; por supuesto ésto se nota en su alto porcentaje de error. Al variar las concentraciones de etanol y graficar podemos observar que se guarda una relación directamente proporcional entre el índice de refracción y la concentración de etanol. El hecho de que la relación entre el índice de refracción y la concentración no sea una línea completamente recta, no es limitativo para el análisis ya que puede realizarse un ajuste de curva por el método de los mínimos cuadrados que nos permite realizar la interpolación correspondiente. Si comparamos con los resultados de prácticas realizadas anteriormente, por ejemplo; aquella en la que se mide el índice de refracción en sacarosas con diferentes concentraciones de azúcar: Tabla 3: Concentración de azúcar vs Índice de refracción experimental. % azúcar

I.

10

1.3480

20

1.3630

35

1.3750

50

1.3870

65

1.3990

80

1.4090

85

1.4210

R. experimental

Se comprobó experimentalmente que la relación entre la concentración y el índice de refracción en mezclas binarias, en este caso etanol y agua, son directamente proporcionales, con un coeficiente de proporcionalidad que varía entre sustancias, y que en este caso es 0.0239 u. Podemos también concluir que el uso del refractómetro Abbe es bastante preciso al determinar la refracción molecular; el hecho de que el último valor variara demasiado probablemente se debe a un error de medición o a una variación en la temperatura; pero ya que no se tiene la información requerida no podemos descartar ninguna propuesta.

Referencias 1.

2.

3.

4. 5.

6.

7. 8.

en soluciones con cloruro de sodio nos damos cuenta de que estos datos son consistentes.

X. Fuentes Arderiu , (1997). Bioquímica clínica y patología molecular. ( 2da ed.) Volumen I. Editorial reverté, S. A. pp. 470-472 Aguilar Diaz, F (2010). Analitica III:  onsultado Refractometria y polimetría. C el 12/10/20. Sitio web: http://clasesusanita.blogspot.com/2010/01/ refractometria-y-polarimetria.html Alexander Findlay, B. P. Levitt , (1979). Química-física práctica de findlay. ( 9na ed.) Imperial College de Londres. pp. 221-224 W. F. Pickering, (). Química analitica moderna. Editorial reverté, S. A. pp. 291 Resultados de prácticas experimentales para comparación : http://www.geocities.ws/todolostrabajossa llo/fico9.pdf https://www.academia.edu/35072805/PRA CTICA_2_REFRACTOMETR%C3%8D A https://es.slideshare.net/miliclau/practica-n -03refractometra https://www.academia.edu/36571238/PR %C3%81CTICA_10_REFRACTOMETR %C3%8DA_3_HORAS_LABORATORI O_DE_FISICOQU%C3%8CMICA

Conclusiones

6

7...