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• Gerardo Andrés López

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCAS BIOLOGICAS INGENIERO BIOQUIMICO FISICOQUIMICA

PRACTICA 6 REFRACTOMETRIA ALUMNA: RAMIREZ VILLALOBOS NANCY STEPHANY GRUPO:2IV1 FECHA:04/abril/2016

OBJETIVO  Comprender el concepto de índice de refracción  Manipular el refractómetro de Abbe  Determinar el índice de refracción de varias sustancias

FUNDAMENTO TEORICO El fenómeno de refracción consiste en la desviación de trayectoria que sufre un haz de radiación monocromática (luz formada por componentes de un solo color la cual tiene una solo longitud de onda). A nivel molecular este fenómeno se debe a la interacción entre el campo de radiación de los electrones de las moléculas, originándose temporalmente momentos dipolares inducidos. Debido a esto se cumple una relación conocida como la ley de Snell la cual define el llamado índice de refracción “n” como: n=

sini cos r ………. (1)

vacio

i

superfici

medio r

Donde i y r son ángulos de incidencia y refracción que forma el haz con la normal a la superficie de separación. A su vez la interacción entre la radiación y el medio ocasiona una reducción de la velocidad de la luz mientras esta camina a través del medio, este fenómeno esta relacionado con el índice de refracción por: n=

c v

…… (2)

Siendo c y v las velocidades es de propagación de la radiación en el vacío y en el medio, por tanto, el índice de refracción se define como: n=

sini c = cos r v

A este índice de refracción medido frente al vacío se denomina como índice de refracción absoluto de la sustancia donde c > v los cuales son mayores a 1. Cuando estas medidas d hacen contra el aire se introduce un erro despreciable del 0.03%, por ello la mayoría de valores tabulados se realizan frente al aire al igual que las medidas habituales. El índice de refracción depende de la temperatura ya que al variar la temperatura del medio también se varía la densidad y de la longitud de onda pues el índice de refracción disminuye al aumentarla. La concentración también juega un papel importante en la refractometría ya que al aumentarla aumenta el índice de refracción. Uno de los aparatos más ocupados para medirlo es el refractómetro de Abbe el cual trabaja con un intervalo de ξ de 1,3000 a 1,7000 con una precisión de ±0.0001, aquí la muestra se coloca formando una película delgada entre dos primas, uno difusor y otro de refracción. La luz entra por la parte inferior, y los rayos rasantes inciden y se refractan en el prisma de refracción. Recorriendo con un anteojo la cara superior de este prisma se puede encontrar el Angulo de emergencia del rayo limite; para ello el prisma va puesto de tal modo que se puede girar alrededor del punto central de su superficie, siendo sometido a una rotación hasta que se hace coincidir con el retículo de ocular la línea de separación de las regiones clara y oscura que se observan en el anteojo. Este aparato lleva una escala calibrada en la que se lee directamente el valor del índice de refracción. La línea de separación de las regiones clara y oscura se produce por el hecho de que un segmento del prisma no queda iluminado por los rayos refractados en la muestra.

Esquema de un refractómetro de Abbe utilizado para la determinación de índices de refracción en muestras en solución o sustancias puras.

MATERIAL  1 bureta  Refractómetro de Abbe  5 vasos de precipitados de 50 ml  5 pipetas Pasteur  1 piseta  1 bureta  Soporte universal  Pinza para bureta REACTIVOS      

Etanol Agua destilada Acetona Metanol Hexano Sustancia X (Tonaya)

PROCEDIMIENTO Determinación de la relación índice de refracciónconcentración  Prepare la siguiente serie de soluciones Soluci 1 ón Agua 23.8 (ml) Etanol 1.2

2

3

4

5

6

7

8

22.5

21.2

20.0

18.8

17.5

15.0

12.5

2.5

3.8

5.0

6.2

7.5

10.0

12.5

(ml)  Determina el índice de refracción de cada una de las soluciones anteriores utilizando el refractómetro de Abbe.

Modo de uso Abrir el prisma. Frotar ambas caras con papel absorbente

Una vez limpias y secas introducir la cantidad que se desea de la solución a medir recordando que este es un experimento cualitativo y no importa la cantidad que se utilice.

Cerrar el prisma. Girar el prisma hasta una delineación bien definida entre el campo claro y oscuro con la intersección de los hilos entrecruzados

Efectuar la lectura del índice de refracción

Abrir el prisma y limpiar suavemente con papel absorbente, repetir el procedimiento para las demás soluciones  Con los resultados obtenidos construya una gráfica de ξ contra la concentración de etanol en la solución en %. Interpretar y concluir Determinación de la concentración de una sustancia desconocida de etanol (sustancia X): Repetir el procedimiento anterior utilizando una muestra de la sustancia proporcionada por la profesora.

Determinación del índice de refracción de sustancias puras: repetir el procedimiento anterior utilizando de muestra las sustancias proporcionadas por la profesora.

DATOS EXPERIMENTALES Tabla 1 índice de refracción de agua y etanol

Agua ml

Etanol ml

23.8 22.5 21.2 20.0 18.8 17.5 15.0 12.5

1.2 2.5 3.8 5.0 6.2 7.5 10.0 12.5

ξ (índice de refracción) 1.334 1.337 1.341 1.343 1.346 1.347 1.356 1.358

 Mediciones hechas por mi equipo Se observa que mientras mas disolvente y menor cantidad de agua posea la solución el índice ira creciendo proporcionalmente. En la última lectura se puede corroborar ya que al tener la mitad de agua y solución el índice medido se acerca significativamente al índice teórico ξ =1.361 Tabla 2 índice de refracción de la sustancia x

Sustancia X Equipo 1 Equipo 2 Equipo 3

ξ 1.345 1.345 1.346

En el caso de la sustancia X el valor reportado de alcohol en la botella es del 24% pero nosotros encontramos que es mucho mayor que eso dándonos un promedio de 45% entre los 3 equipos que medimos su índice de refracción algo un poco impresionante debo decir ya que mientras la botella reporta que por 1lt de producto ahí 240 ml de alcohol, nosotros encontramos casi el doble en él. Tabla 3 índice de refracción de sustancias puras

Sustancia Acetona metanol hexano

ξ 1.354 1.341 1.375

Índices de refracciones teóricos Acetona=1.36 Metanol=1.329 Hexano=1.379 Al comparar los índices obtenidos con los teóricos nos podemos percatar que el único valor que varía significativamente es el metanol esto puede ser debido a distintos factores; en los dos restantes se aprecia que la diferencia es talvez de algunas décimas en el caso de la acetona mientras que en el caso del hexano la medición fue bastante precisa y satisfactoria

SECUENCIA DE CÁLCULO Para cada uno de los datos obtenidos en la tabla 1 se llevará a cabo los siguientes cálculos para encontrar el % de concentración.

1. Obtención del volumen total V TOTAL=V ETANOL +V AGUA V TOTAL=1.2+23.8=25

2. Obtención del porcentaje de concentración del etanol %Etanol=

V ETANOL ×100 V TOTAL

%Etanol=

1.2 × 100=4.8 25

Tabla 4 Índice de refracción VS % de concentración

ξ (índice de refracción) % de concentración 1.334 4.8 1.337 10 1.341 15.2 1.343 20 1.346 24.8 1.347 30 1.356 40 1.358 50 Al calcular las concentraciones se puede observar que esta es proporcional al índice de refracción de la solución que medimos. GRAFICAS

ξ vs % de concentracion 1.36 1.36 1.35 1.35 Indice de refraccion(ξ) 1.34 1.34 1.33 1.33 1.32

0

10

20

30

40

50

60

% de concentracion

La grafica obtenida muestra que a mayor concentración el índice aumenta, lo cual respalda lo anteriormente dicho en la tabla 4: “la concentración es proporcional al índice de refracción”. Además de mostrar cierto comportamiento lineal.

 Grafica encontrada en otra practica

Ilustración 1 grafica índice de refracción VS % de concentración

Comparación de graficas Entre nuestra grafica realizada y la encontrada se puede apreciar la tendencia lineal de ambas, al mismo tiempo se sigue sosteniendo nuestra observación hecha en la tabla 4. CONCLUSIONES El uso del refractómetro es relativamente sencillo y no cuesta trabajo entender su funcionamiento, gracias a ello se pudo determinar gratamente de manera experimental todos los índices de refracción de la práctica los cuales después fueron comparamos con los reportados en tablas teóricas. De lo dicho en el fundamento teórico solo pudimos comprobar que la concentración es proporcional al índice de refracción ya que si esta aumenta el índice también lo hace lo cual al momento de tabular los daros nos da una gráfica con tendencia lineal. El dato más interesante a resaltar esta práctica es el de la sustancia X ya que en el no solo comprobamos que los envases engañan si no también encontramos una aplicación a la refractometria ya que puede ser utilizada en la

determinación de etanol en una bebida alcohólica además de otros usos. BIBLIOGRAFIA  http://es.slideshare.net/jhoanson/determinacin-deetanol-en-una-bebida-alcohlica-por-refractometra-yde-sacarosa-en-azcar-por-polarimetra-24366765  http://campus.usal.es/~quimfis/apoyo/Carmen/Practi cas/PracticaRefractometria.PDF  http://www.monografias.com/trabajos59/refractomet ria/refractometria2.shtml  file:///C:/Users/LUM_XXX/Downloads/4331-14538-1PB.pdf