Indice de refracción final

8/12/2019 Indice de refraccin final

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ndice de refraccin

I. OBJETIVOS:

Estudiar el funcionamiento de un refractmetro manual con termmetroincorporado para la medicin del ndice de refraccin de lquidos puros ysoluciones, segn su concentracin y temperatura de medicin.

II. FUNDAMENTO TERICO:

ndice de refraccin:El ndice de refraccin (n) es un parmetro propio de cada medio que indica elcomportamiento de la luz al atravesarlo. Desde un punto de vista microscpico,

n refleja las caractersticas elctricas y magnticas del medio.

As se define:

Donde es la constante dielctrica relativa y la permeabilidad magnticarelativa del medio. Como tanto como dependen de la frecuencia de la luz(), n tambin lo hace:

Sin embargo muchas veces tomamos como n = constante, ya que para ciertointervalo de frecuencia, las variaciones de n son despreciables.Estos medios se denominan no dispersivos, por oposicin a los dispersivos, enlos cuales si hay que tener en cuenta la relacin de frecuencia y n.Comnmente entendemos con ndice de refraccin al cociente entre lavelocidad de la luz en el vaco y su velocidad en el medio.

Donde: c: velocidad de la luz en el vacio (3x108m/s)Vf: velocidad de la luz en un medio

Por otro lado la clase de medio al cual que estudiaremos es absolutamentedeterminante en la forma de n. Para medios isotrpicos transparentes n ser

un numero a dimensional comn sin importar la direccin del cual es medida.Pero si el medio es anisotrpico podra asociarse un ndice a la refraccin en ladireccin de la luz en su interior; esto escapa de nuestro estudio.


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Adems de depender del medio, el ndice de refraccin tambin depende de latemperatura, donde en la mayora de los lquidos:

Esta es una aproximacin para el rango de pequeos incrementos detemperatura, no olvidemos que al aumentar la temperatura el ndice derefraccin disminuye.En la mayora de medidas del ndice de refraccin se toma como referencia lautilizacin de la luz producida por las lneas amarilla de sodio, de longitud deonda a 589,26 nm simbolizara por:

Tipos de refractmetros:Existe una amplia gama de refractmetros en el mercado actual, se puedenclasificar de acuerdo a su diseo ptico y aplicacin en: Refractmetro tipo ABBE.

Refractmetro por inmersin. Refractmetro de desplazamiento de imagen.

Los sistemas refractomtricos que se utilizan son dos:

Sistema transparente, para refractmetros tipo ABBE y

Sistema de reflexin para refractmetro tipo digital

ndice de refraccin e industria:

Para monitorizar la pureza del butadieno y estireno para la fabricacin decaucho.

Para determinar la concentracin de disoluciones por ejemplo lasdisoluciones de sacarosa que aumenta su ndice de refraccin en 0.0002unidades

Grados Brix es una unidad que representa la cantidad de gramos deazcar en cada 100g de agua utilizada en la industria de los azucares a

20C y una onda de 589.20nm segn la Organizacin Internacional deMetrologa Legal por la concentracin en peso de 0.1%.

En la industria alimentaria para la semilla de soya o del aceite de semillade algodn, con ndice de 1.47; el producto final para producir margarinade 1.42.


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III. MATERIALES

1 refractmetro manual con termmetro incorporado. Algodn.

6 frascos.

6 goteros. Agua destilada.

Etanol puro.

IV. PROCEDIMIENTO

Se preparan las soluciones de etanol con agua, cada uno condiferentes concentraciones.

Antes de trabajar con el refractmetro, lase el manual defuncionamiento. Calibrar el refractmetro. Colocar 6 gotas de cada solucin (tres veces), sobre el prisma del

refractmetro.

Esperar la lectura y apuntar los datos.

V. TRATAMIENTO DE DATOS

Se debe tener en cuenta lo siguiente:

La variacin del ndice de refraccin con la temperatura se rige por la ecuacin(2.4).

Solucin etanolagua:

Corregir las mediciones del ndice de refraccin a 27C (temperatura en lacual se trabajo ese da), luego construir las grficas de refraccin en funcinde la concentracin en % volumen a esta temperatura partiendo de laecuacin:


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Aplicando la expresin anterior tenemos:

De manera anloga para los dems puntos a 27C:

Concentracindel etanol

0 10 20 30 40 50

Temperatura(C)

27 27 27 27 27 27

ndice

derefraccin 1.3324 1.3370 1.3451 1.3488 1.3531 1.3582


60 75 80 85 90 95 100

Temperatura(C)

27 27 27 27 27 27 27

ndice

derefraccin 1.3602 1.3611 1.3612 1.3622 1.3615 1.3615 1.3621


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Al hacer la grafica de ndice de refraccin vs concentracin, no se tomaran algunospuntos, esto se decide, luego de haber realizado una previa tabulacin, al no tomarestos puntos, se desea una mayor exactitud en la grafica.

En nuestro caso se obviaron los puntos con concentracin: 10, 50, 60, 95 y 100.

En esta experiencia, tambin se trato de medir el ndice de refraccin de alcohol a96%, al tener este valor se procedera a comprobar si la concentracin de este es elindicado en el frasco.

ndice de refraccin del alcohol a 26C = 1.3599

Se debe usar la formula 4.1 para saber el ndice de refraccin a la temperatura quetrabajamos es decir, 27C.

y = -4E-06x2+ 0.0007x + 1.3326

R = 0.9987

1.33

1.335

1.34

1.345

1.35

1.355

1.36

1.365

0 20 40 60 80 100

Indicederefraccin

Condentracin (%V)

Indice de refraccion vs Concentracin


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Ahora reemplazando el valor obtenido en nuestra ecuacin:

y =-4*10-6x2+ 0.0007x +1.3326

y = 1.3595

x = 56.98 %

VI. DISCUSION DE RESULTADOS

Haciendo un anlisis de las graficas obtenidas podemos notar que al tabularlos puntos experimentales obtenidos en el laboratorio la relacin entre el ndicede refraccin de la luz refractada en una solucin de etanol a diversasconcentraciones varia en forma cuadrtica con esta.

El resultado del ndice de refraccin para la solucin de concentracin 100% deetanol no es el esperado porque deba de disminuir y no aumentar siguiendo latendencia de los dems puntos, esto se debi a la mala medicin deconcentracin de volumen, de algn integrante.

Respecto al ltimo punto tambin podra inferirse con los puntos y hacerreferencia que el ndice de refraccin de la luz refractada en el etanol aumentaa medida que aumenta la concentracin de este en agua ,pero slo hasta uncierto porcentaje porque despus de este el ndice de refraccin empezar adisminuir.

Podemos notar tambin que la variacin del ndice de refraccin es muypequea en comparacin a la variacin de las concentraciones de la solucinde etanol.

Todas las mediciones fueron hechas con luz visible, y a una mismafrecuencia.

VII. CONCLUSIONES

En la actualidad, un refractmetro es muy importante e indispensable para laobtencin del ndice de refraccin de una solucin o lquido puro.

El ndice de refraccin de la luz cambia al pasar de un medio a otro en el casode la experiencia un medio era la solucin de etanol con un % en volumenmientras que otro medio seria la misma solucin pero con distinto % envolumen.

El ndice de refraccin de la luz refractada en una solucin depende de latemperatura a la que se encuentra sta.

As mismo el ndice de refraccin depende de la naturaleza del lquido en el

que incide la luz.


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La concentracin de una solucin vara en forma cuadrtica con el ndice derefraccin de la luz incidida en esta.

El ndice de refraccin de la luz incidida en H2O es menor que el ndice derefraccin de esta misma luz incidida en etanol.

Al obtener la concentracin del alcohol, no se llego a la cantidad que en elfrasco deca (96%), debido a que el prisma del refractmetro no ha estado losuficiente limpio o a la temperatura ambiente, o sino porque el alcohol con eltiempo, fue perdiendo su concentracin inicial.

VIII. RECOMENDACIONES

El vidrio ptico es relativamente suave y es fcil daar las superficies delprisma. Por ello, los objetos de metal o vidrio deben mantenerse alejados de lasuperficie.

Las muestras deben eliminarse del instrumento con agua destilada tan prontocomo sea prctico. Un prisma puede ser susceptible a compuestos cidos yalcalinos si se dejan en contacto durante cualquier cantidad de tiempo. Estoscompuestos deben limpiarse con el solvente adecuado antes de enjuagarsecon agua destilada y secarse con un pao suave.

Con cierta periodicidad, es conveniente limpiar la superficie del prisma conalcohol para eliminar los aceites que hayan podido adherirse. No debeutilizarse alcohol en los modelos operados con bateras o corriente elctrica.

Siempre es recomendable mantener cualquier lquido limitado al extremo del

prisma del refractmetro.

IX. BIBLIOGRAFIA

James G. Spleigh Langes Handbook of Chemistry 16 edicin pgina 716New YorkAo 1995Editorial McGraw-Hill.

Organisation Internationale de Mtrelogie Lgale Refractometers for themeasurement of the sugar content of fruit juices -OIM R 108;Edicion:1983.

David R.Lide-CRC Handbook of Chemistry and Physics Edicin 86th Editorial:Advisory Board.Ao 2005.


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X. CUESTIONARIO

1.

Lineal

Logartmica

y = 0.0003x + 1.3405

R = 0.8553

1.33

1.335

1.34

1.345

1.35

1.355

1.36

1.365

1.37

0 20 40 60 80 100 120

Indicederefraccin

Concentracin (%V)

Indice de refraccin vs Concentracin


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Exponencial

y = 0.009ln(x) + 1.3212

R = 0.9182

1.34

1.345

1.35

1.355

1.36

1.365

0 20 40 60 80 100 120

Indicederefraccin

Concentracion (%V)

Indice de refraccin vs Concentracin

y = 1.3405e0.0002x

R = 0.8536

1.33

1.335

1.34

1.345

1.35

1.355

1.36

1.365

1.37

0 20 40 60 80 100 120

Indicederefraccin

Concentracin (%V)

Indice de refraccion vs Concentracin


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5. Si una muestra etanol agua tiene I.R = 1.3325 (a 25C).

a) Cul sera su concentracin a 25C?

b) Cul sera su concentracin a 20C?

Segn la tabla obtenida de la empresa Mettler Toledo, en el siguiente link:http://es.mt.com/es/es/home/supportive_content/application_editorials/Ethanol_re_e.html

a) Su concentracin a 25C de una muestra etanol agua es 0%.

1.33

1.335

1.34

1.345

1.35

1.355

1.36

1.365

0 2 4 6 8 10

INDICEDEREFRACCION

CONCENTRACCION (x0.1%)

CONCENTR CION vs INDICE DE REFR CCION


0 10 30 40 50 60 70 80 90

Temperatura(c)

25 25 25 25 25 25 25 25 25

ndice derefraccin

1.3325 1.3368 1.3482 1.3527 1.3540 1.3581 1.3617 1.3625 1.3612
http://es.mt.com/es/es/home/supportive_content/application_editorials/Ethanol_re_e.htmlhttp://es.mt.com/es/es/home/supportive_content/application_editorials/Ethanol_re_e.htmlhttp://es.mt.com/es/es/home/supportive_content/application_editorials/Ethanol_re_e.html


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b) Su concentracin a 20C de una muestra etanol agua seria usando la ecuacin4.1 para hallar su IR, y luego con este valor se procede a buscar en la tabla laconcentracin correspondiente.

Se obtuvo como ndice de refraccin, el valor de 1.3348, que en la tabla correspondea una concentracin de 3% de etanol.


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