Refractometria Resumen Introducción: La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro. Se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia y su velocidad en el medio que se trate. Objetivo: Mediante el refractómetro, determinar el índice de refracción y la refracción molar, partiendo del índice de refracción, la densidad y el peso molecular. Metodología: Se determinó el índice de refracción y densidad del agua destilada, y de cinco sustancias más, también se preparo una solución de agua con azúcar que se encontraba al 60%, seguido de esto se tomaron 5 diluciones para que así la concentración de azúcar variara en cada muestra, a cada una se les tomó el índice de refracción, se determinó su densidad y los grados brix. Por último se halló el índice de refracción, la densidad y los grados Brix de una muestra problema Resultados y conclusiones: refracción molar del butil acetato 4,675, etilo acetato 7,97, etanol 9,61, acetona 7,27 cuando existe una mayor densidad o concentración disminuye la velocidad de la luz que pasa por el medio. PALABRAS CLAVE: Refractometria, grados brix, densidad, índice de refracción. ABSTRACT Introduction: Refraction is the change of direction that a wave experiences when passing from one medium to another. It occurs if the wave strikes obliquely on the separation surface of the two media and if they have different refractive indices. Refraction originates in the change in velocity experienced by the wave. The refractive index is the ratio between the speed of the wave in a reference medium and its speed in the medium in question. Objective: Using the refractometer, determine the refractive index and the molar refraction, based on the refractive index, the density and the molecular weight. Methodology: The refractive index and density of the distilled water was determined, and of five more substances, a solution of water with sugar was also prepared, which was 60%, followed by this, 5 dilutions were taken so that the concentration of sugar it will vary in each sample, to each one the refractive index was taken, its density and brix degrees were determined. Finally, the refractive index, density and Brix degrees of a test sample were found. Results and conclusions: molar refraction of butyl acetate 4.675, ethyl acetate 7.97, ethanol 9.61, acetone 7.27 when there is a higher density or concentration decreases the speed of light passing through the medium. KEY WORDS: Refractometry, brix degrees, density, refractive index. INTRODUCCIÓN La refractometría es un método óptico que consiste en la medida del índice de refracción de un líquido, con el objetivo de refracción (Fig. 1.). Con el propósito de simplificar se define n1 como si el medio fuera aire y n2 fuera exactamente 1 (Molina,2013). analizar su composición si se trata de una disolución o si la sustancia se encuentra completamente pura, para ello se define la velocidad de propagación de la luz en la sustancia, permitiendo una relación directa entre el índice de refracción y la densidad de esta (Ayres, 1970). Fig. 1. Índice de refracción. Tomada de la Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía (Molina Índice de refracción: se define como el S,2013) cociente de la velocidad de propagación El trabajo se concentró en determinar el de la luz en el vacío o cualquier otro medio índice de refracción molar por medio de permitiendo conocer la pureza de una un refractómetro para esto se utilizaron 5 sustancia (Maier,1981), este se calcula sustancias que fueron butil, etilo acetato, mediante la siguiente expresión: aceite de manzanilla, acetona, y una muestra problema, también se emplearon 5 diluciones de agua a partir de una solución de azúcar al 60% en agua, comparando los datos de densidad y los del índice de refracción y graficándolos se estableció cual era la densidad correcta de la muestra problema (compota), haciendo regresión se obtuvo el contenido de azúcar de la muestra y por ultimo Donde n1 es el índice de refracción de la sustancia, sen i es el seno del ángulo de incidencia y sen r es el seno del ángulo de graficando los grados brix con el índice de refracción se pudo saber cuál era el porcentaje de azúcar que contenía la muestra. METODOLOGÍA: Lo primero que se hizo fue determinar el índice de refracción del agua destilada y de cinco sustancias las cuales fueron butil acetato, etilo acetato, aceite de manzanilla, acetona, se tomaron las Densid ad(g/ml Muestra ) Butil acetato Etilo acetato 0,9814 1,340 5 0,7958 1,332 4 0,5155 1,363 6 … 0,844 1,466 7 … densidades de estas sustancias por medio del picnómetro, realizado esto se preparó una solución de azúcar al 60% en peso, se le tomo el índice de refracción y Etanol Aceite de manzani lla también se obtuvo su densidad por medio del picnómetro. Se hicieron mediciones de porcentaje de azúcar, por diluciones se prepararon cuatro soluciones más con el fin de que se tuvieran diferentes concentraciones de azúcar y se repitió el procedimiento anteriormente descrito. Por otro lado, se tenía una muestra problema, se obtuvo el índice de Acetona Solución #1 Dilución #1 Dilución #2 Dilución #3 Dilución #4 Muestra n M (g/m °Bx ol) … … R 116,1 6 24,84 32,04 4,016 46,07 9,661 … … 0,9779 1,358 6 1,441 2 1,354 5 1,337 4 1,340 5 1,337 5 3,3 … … 1,0731 1,362 19, 8 6 … … 0,777 1,2918 1,0392 0,9972 1,014 … 58,08 7,981 61 14, 5 … … … … 3,2 … … 5,4 … … r 4,6757 79848 7,9781 10469 4,7688 0033 … 7,2772 78862 … … … … … refracción y los grados brix, para así obtener el porcentaje de azúcar. RESULTADOS: Tabla 1. Resultados de densidad, R, r, M, n Problem a … Grafica 1. Índice de refracción vs densidad soluciones con una mayor concentración de azúcar poseen una mayor densidad, por lo cual a medida que la densidad de las diferentes sustancias aumenta el índice de refracción, comportamiento siendo este directamente proporcional, por lo cual, cuando existe una mayor densidad o concentración disminuye la velocidad de la luz que pasa por el medio en este caso la solución y las diluciones, debido a que existen solidos disueltos que atrapan o interfieren con el Grafica 2. Índice de refracción vs °Bx paso de la misma. Además de esto, teniendo en cuenta la relación de concentración y el índice, al existir un mayor porcentaje de grados brix, es decir porcentaje de azúcar en la solución problema, el comportamiento nuevamente es directamente proporcional, y el índice de refracción vuelve a aumentar cuando los grados brix aumentan. n muestra =1,3628 Interpolación (°Bx muestra) Con respecto a la muestra problema, se °Bx muestra medidos=19,6 puede afirmar que al poseer un porcentaje considerable 17,9444444 de azúcar y por sus propiedades fisicoquímicas, el índice de refracción es alto. Interpolación de Densidad muestra 1,06576124 CONCLUSIONES • Refracción molar del butil acetato 4,675, DISCUSIÓN DE RESULTADOS etilo acetato 7,97, etanol 9,61, acetona Al observar la tabla de datos suministrada en los resultados, se ve que las 7,27. •El manejo adecuado del refractómetro Perry A, 2010. Manual de Tomo VI. nos muestra el índice de refracción que ingeniero cada sustancia posee. Siendo así de esa Sexta edición. pp 56-58. manera se pueden estimar los rangos de refracción de distintos tipos de sustancias. Ayres, G. (1970) Análisis Químico Cualitativo. EDICIONES DEL CASTILLO, S.A. Madrid – España. •La concentración es una propiedad muy importante para determinar la densidad Maier, Hans G. (1981) Métodos modernos de análisis de alimentos de las sustancias y a su vez para determinar el índice de refracción el cual Tomo se verá afectado de la concentración. Zaragoza BIBLIOGRAFÍA Químico. I. EDITORIAL Acribia. Molina, F (2013). Refractometría y Polarimetría. Universidad Central Castellan, 1998. G.W. Castellan. de Fenómenos Agronomía. Recuperado el 04 de superficiales. Venezuela, abril Educación, file:///Users/dianamendoza123/Do México 2018 de Fisicoquímica (2a ed), Pearson México, del Facultad en wnloads/refractometria-y- (1998), pp. 432-467 polarimetria-2013-051942-1..pdf. ANEXOS Preguntas guía de laboratorio 1. Refractómetro de Abbe: Su función es medir el índice de refracción de una muestra líquida (o sólida si tiene una cara lisa y pulida). Las dos partes principales del instrumento son el prisma de iluminación y el prisma de refracción. En óptica, un prisma es un objeto capaz de reflejar y/o refractar la luz. La refracción de la luz consiste en su cambio de dirección al cambiar de medio. Pero el cambio de dirección depende de la longitud de onda de la luz, y como la luz blanca que llega al prisma es una mezcla de radiaciones de diferentes longitudes de onda, cada una se refracta (es decir, cambia de dirección) en grado diferente. Refractómetro digital: Mide sacarosa, el dextrano, la fructuosa, glucosa, maltosa y el índice de refracción. Determina el contenido de azúcar en un rango de 0 a 90%, resistente al agua y se usa de 4 a 5 gotas de la sustancia analizar. 2. El índice de refracción se mide con respecto al cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. Se simboliza con la letra n y se trata de un valor adimensional. 𝑐 n=𝑣 donde: c: la velocidad de la luz en el vacío v: velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula (agua, vidrio, etc.). n: índice de refracción del medio. 3. La temperatura en la medición del índice de refracción debe ser controlada debido a que un líquido orgánico es bastante sensible a la temperatura, por ende es necesario controlarla para una mayor precisión en la medición. 4. Aplicando la ley de Snell en cada superficie se obtiene: n1 sin θ1 = n sin θ1' y n sin θ2 = n1 sin θ2' y como θ1' = θ2 se obtiene n1 sin θ1 = n1 sin θ2' es decir, sin θ1 = sin θ2' o θ1 = θ2'. El ángulo de incidencia θ1 es igual al ángulo de emergencia θ2' y el rayo, después de pasar por la lámina, emerge paralelo al rayo incidente y no se desvía, solo sufre un desplazamiento que depende del ángulo de incidencia. El desplazamiento lateral δ, que experimenta el rayo emergente con relación al incidente será: y
