PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ Facultad de Ciencias e Ingeniería Semestre 2010-1
LABORATORIO DE FISICO-QUÍMICA FISICO-QUÍ MICA REFRACTOMETRÍA Alumnas responsables: Antonella Hadzich 20074328 Brenda D´Acunha 20067205 II. Objetivo – Determ Determina inarr el índic índice e de refracc refracción ión de diferen diferentes tes muestr muestras as líquid líquidas, as, por medio de la lectura de un refractómetro Abbe. III. Fundamento teórico 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 se aproxima a la perpendicular trazada sobre la superficie divisoria en el punto de incidencia. incidencia.
Medio
Medio 2
Imagen 1 Refracción de la luz sobre diferentes medios 1
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. El ángulo formado entre el rayo en el primer medio y la perpendicular perpendicular se llama ángulo de incidencia, i, mientras que el correspondiente ángulo en el segundo medio se denomina ángulo de refracción, r. El índice de refracción, n, es la razón entre las velocidades de la luz en ambos medios. La ley de Snell representa a este índice como la razón de los senos de los ángulos de incidencia y refracción.
Refractómetro Refractómetro de Abbe Aparec Aparece e un esquem esquema a que que muest muestra ra dos prism prismas as articulados entre los cuales se coloca la muestra. Porr el ce Po cent ntro ro de los los pris prism mas pasa pasa un eje eje que que permite mover el prisma de refracción P2 y así medir a en una escala graduada que es proyectada en el ocular y que se gradúa en unidades de nD hasta 0,001. El amplificador permite determinar la siguiente cifra, 0,0001. Se miden índices entre 1,3 y 1,7. 1,7. Los Los denom denomina inados dos compe compensa nsador dores es están están formados por unos prismas (prismas de Amici), y permit permiten en utiliz utilizar ar luz blanca blanca como como fuente fuente.. Estos Estos prism prismas as de vidrio vidrio permit permiten en dispe dispers rsar ar todas todas las longitudes de onda excepto el color amarillo en la vecindad de la línea D del sodio, que es la única que atraviesa el prisma. Imagen 2. Refractómetro de Abbe 2
IV. Parte experimental IV.1. Grado de de pureza de los reactivos: IV.2. Esquema de procedimiento: IV.2.1. Calibración del equipo IV.2.2. Medición del índice de refracción: V. Datos Tabla 1. Datos importantes sobre las sustancias utilizadas en el laboratorio Sustancias Etanol Acetona Metanol Hexano Butanol Cloroformo Ciclohexano
Peso molecular (g/mol) 46,07 58,04 32,04 86,17 74,121 119,38 84,16
Densidad g/cm3 0.7890 0.7925 0.7918 0.6548 0.8098 1.483 0.779
Tabl Tabla a 2. Volú Volúme mene ness de solu soluci cion ones es etan etanol ol-a -agu gua a e índi índice ce de refr refrac acci ción ón experimental de cada muestra a 20°C. Volum lumen de agua gua Volum lumen de eta etanol nol % eta etanol nol µL µL w/w 0 1000 100 25 975 97.5 50 950 95 75 925 92.5 100 900 90 200 800 80 300 700 70 400 600 60 500 500 50 600 400 40 800 200 20 1000 0 0
índic dice de refr efracción ión 1,3614 1,3634 1,3641 1,3646 1,3650 1,3658 1,3652 1,3638 1,3616 1,3583 1,3469 1,3330
Tabla 3. Índice de refracción de las muestras puras a 25°C Muestra Etanol Acetona Metanol Hexano Butanol Cloroformo Ciclohexano Pisco Quebranta
Índice de refracción experimental a 25°C 1.3600 1.3560 1.3270 1.3730 1.3965 1.4410 1.4300 1.3530
Índice de refracción teórico a 25°C 1.3590 1.3570 1.3260 1.3720 1.3970 1.4440 1.4240 1.3521
%Error 0.07 0.07 0.07 0.07 0.04 0.20 0.42 0.06
VI. Cálculos y resultados Tabla 4. Refracción específica específica y molar a 25°C de los solventes puros Muestra
Etanol Acetona Metanol Hexano Butanol Cloroformo Ciclohexano •
Índice de refracción experimental a 25°C 1.3600 1.3560 1.3270 1.3730 1.3965 1.4410 1.4300
Refracción específica a 25°C
Refracción molar a 25°C
0.2797 0.2757 0.2555 0.3479 0.2970 0.1781 0.3316
12.89 16.00 8.19 29.98 22.02 21.26 27.91
La refracción específica fue calculada usando la ecuación de Lorentz y Lorentz: rD=η2-1η2+2x1d
Donde: – d es es la la den densi sida dad d de de la sust sustan anci cia a – η es el índi índice ce de de refra refracci cción ón exper experime imenta ntall a 25°C 25°C •
La refracción molar (MrD) fue calculada de la siguiente manera: MrD=rDxM
Donde: – rD es es la refrac refracció ción n espec específi ífica ca de de la sus sustan tancia cia – M es es el el pes peso om mo olecu lecula larr Tabl Tabla a 5. Índi Índice ce de refr refrac acci ción ón y porc porcen enta taje je de sóli sólido doss en las las mues muestr tras as problema. Muestra NaCl Sacarosa 0,2M CuSO4 0,2150M
Peso molecul ar (g/mol) 58,4 342,3 159,6
Índice de refracción experimental a 20°C 1,3349 1,3425 1,3381
Porcentaje de sólidos en la muestra. 1,05 6,5 3,8
Índice de refracción teórico a 20°C 1,3349 1,3425 1,3390
% Error 0 0 6,7 x 104
Gráfico 1.- Gráfica de índice de refracción vs. Fracción de etanol
Luego, para una muestra como el pisco puro quebranta, podemos hallar el porcentaje de etanol en agua por medio de una interpolación: El pisco tiene un índice de refracción de 1,3530. Entonces, podemos ubicarlo ubicarlo entre los dos valores de la tabla: % etanol en agua 40 X 20
Índice de Refracción 1,3583 1,3530 1,3469
40-x40-20=1,3583-1,35301,3 40-x40-20=1,3583-1,35301,3583-1,3469 583-1,3469 X=30,7%
IX. Referencias –
http://www.sc.ehu.es/sb http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/o web/fisica/ondas/snell/ ndas/snell/snell.htm snell.htm.. Búsqueda realizada el día 06 de junio de 2010. 2 – http://campus.usal.es/~Inorganica/zona-alumnos/erftecnespec/Refractometria.pdf . Búsqueda realizada el día 06 de junio del 2010. 1
