UNIVERSIDAD NACONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERORES CUAUTITLAN

Fisicoquímica

Reporte #1

Índice de Refracción y densidad

Guerrero López Víctor

Guillen Campos José de Jesús

Rivera Muciño Juan Daniel

Química (211)

Laboratorio de fisicoquímica 2

Laboratorio L-413

Equipo: 2

31/Ago/2015

OBJETIVOS

1. Comprender los conceptos de índice de refracción, refracción específica y

refracción molar.

2. Familiarizarse con el funcionamiento y manejo del refractómetro de Abbe.

3. Construir curvas patrón del índice de refracción versus composición, para una

mezcla binaria.

4. Determinar la composición de mezclas binarias a partir de mediciones de su

índice de refracción.

5. Comprender el concepto de densidad y las diversas formas de expresarla.

6. Conocer los distintos métodos para determinar la densidad de líquidos y el

principio físico en el que se basan.

7. Conocer las distintas escalas para expresar la densidad de líquidos.

8. Desarrollar habilidades para medir la y densidad.

Introducción.

Toda la materia posee masa y volumen, sin embargo la masa de sustancias diferentes ocupan distintos volúmenes. Así que la propiedad intensiva que nos relaciona estas características es la densidad; la cual nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia.

Es decir, en cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá:

Entonces la densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el

volumen que ocupa, y como en el SI la masa se mide en kg y el volumen en m3, la

densidad se medirá en kg/m3.

Por la cual conocer la densidad se vuelve indispensable para obtener el índice de

refracción, que es un indicador de la interacción entre la luz y el medio en la que

se propaga. En la práctica se estudia la dependencia del índice de refracción con

la concentración y se realizan mediciones del índice de refracción para

caracterizar líquidos a partir de sus valores de refracción específica y para

determinar la composición de mezclas.

Procedimiento experimental.

A) ÍNDICE DE REFRACCIÓN

1. Lavamos y secamos perfectamente el material de vidrio.

2. Registramos el valor de la temperatura de trabajo.

3. Escogimos el siguiente par de sustancia, metanol-agua.

4. Preparamos las siguientes soluciones

Metanol-agua

5. Para medir los volúmenes se utilizó una pipeta graduada de 2 mL (1/100),

la modificamos de acuerdo a la figura 1.

6. Se midió el índice de refracción de los componentes puros y de cada

solución de la “a” a la “i” inmediatamente después de que fueron

preparadas. Aplicamos las muestras utilizando un gotero de plástico y

después de la medición, limpiamos la superficie del prisma con papel

impregnado de acetona.

7. Medimos el índice de refracción de la muestra que nos fue proporcionada

por el profesor.

Figura 1

B) DENSIDAD

1. Lavamos y secamos perfectamente el material de vidrio. Excepto el

micropicnómetro, ya que este lo manipulamos con ayuda de un guante de

latex.

2. Registramos el valor de la temperatura de trabajo

3. Determinamos la masa del micropicnómetro seco.

4. Determinamos la masa del micropicnómetro lleno de agua destilada.

5. Determinamos la masa del micropicnómetro lleno con etanol.

6. Determinamos la masa del micropicnómetro lleno, con una muestra

problema en este caso fue jugo de manzana.

7. Repetimos los puntos del 3 al 6 dos veces más.

Resultados.

Índice de refracción

A: Agua destilada

B: Metanol

MuestraA

puro a b c d e f g h iB

puro X

V H2O/ mL  -- 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.9 0.9 1.1 1.3  --V

CH3OH/mL  -- 1.7 1.6 1.4 1.3 1.3 1.3 0.9 0.6 0.3 --

ᶯ1.339

71.337

11.338

11.34

1.3418

1.3436

1.344

1.3436

1.3418

1.3387

1.3329

1.3435

X es la muestra problema proporcionada por el profesor

Densidad

T= 22°CPesada

1Pesada

2Pesada

3m / g 1.1783 1.2016 1.1977

micropic+H2O/ g 2.2796 2.2903 2.2972micropic+C2H5OH / g 2.0848 2.1025 2.1443

micropic+jugo / g 2.3315 2.3194 2.3319

Análisis de Resultados.

a) Búsqueda en la literatura densidades del agua y metanol a la temperatura de 20 °C.

Densidad de Metanol a 20 °C d=0.7915g/mL

Densidad de agua a 20 °C d= 0.998g/ml

Índice de refracción del agua a 20 °C n=1,3330

Índice de refracción del metanol a 20 °C n= 1,329

b) Calculo de la refracción molar y la refracción específica de los compuestos puros.

Calculo de refracción específica

Formula de la refracción específica

r=n2−1n2+2

×1d

Donde r=refracción específica, n= índice de refracción observado, d= densidad del medio

Refracción específica del agua

r=n2−1n2+2

×1d

=1,33302−11,33302+2

×1

0.998 g/mL =0.2061mL/g

Refracción específica del metanol

r=n2−1n2+2

×1d

=1,3292−11,3292+2

×1

0.7915 g/mL =0.2570mL/g

Formula de la refracción molar

R=rM

Donde r= refracción específica y M= peso molecular

Refracción molar del agua

R=rM=(0.2061mL/g)( 18,01 g/mol)=3.7118mL/mol

Refracción molar del metanol

R=rM =(0.2570mL/g)(  32,04 g/mol)=8.23428mL/mol

Resultados experimentales

Calculo de refracción específica

Formula de la refracción específica

r=n2−1n2+2

×1d

Donde r=refracción específica, n= índice de refracción observado, d= densidad del medio

Refracción específica del agua

r=n2−1n2+2

×1d

=n2−1n2+2

×1d

Refracción específica del metanol

r=n2−1n2+2

×1d

=n2−1n2+2

×1d

Formula de la refracción molar

R=rM

Donde r= refracción específica y M= peso molecular

Refracción molar del agua

R=rM=(0.2061mL/g)( 18,01 g/mol)=3.7118mL/mol

Refracción molar del metanol

R=rM =(0.2570mL/g)(  32,04 g/mol)=8.23428mL/mol

c) Utilizando las contribuciones individuales de átomos y enlaces, calcule la refracción específica de los compuestos estudiados y comparar con los resultados experimentales

Resultados experimentales

Densidad de Metanol a 20 °C d=0.7915g/mL…de literatura

Densidad de agua a 20 °C d= 0.998g/ml…de literatura

Índice de refracción del agua a 22 °C n=1.3397

Índice de refracción del metanol a 22 °C n= 1.3329

Calculo de refracción específica

Formula de la refracción específica

r=n2−1n2+2

×1d

Donde r=refracción específica, n= índice de refracción observado, d= densidad del medio

Refracción específica del agua

r=n2−1n2+2

×1d

=1.33972−11.33972+2

×1

0.998 g /ml = 0.2098 mL/g

Refracción específica del metanol

r=n2−1n2+2

×1d

=1.33292−11.33292+2

×1

0.7915 g/mL =0.2598mL/g

d) Calculo de la fracción mol de ambos componentes para cada solución, de la “a” a la “i”.

e) Elaboración de un diagrama (curva patrón) vs XH2O, incluyendo los datos de los componentes puros.

f) Ajuste de los datos anteriores a la mejor ecuación posible.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.21.326

1.328

1.33

1.332

1.334

1.336

1.338

1.34

1.342

1.344

1.346

f(x) = − 0.0291576567220971 x² + 0.034953582045535 x + 1.3328076338668R² = 0.936927394313838

Gráfica 1. Indice de refraccion en funcion de la fraccion molar del Agua en Mezclas con Metanol

g) Utilizando la ecuación del ajuste anterior, se determina la composición de la muestra problema.

Sabemos que la ecuación:

Y=-0.0292x2+0.035x+1.3328

En donde Y es el índice de refracción y x es la fracción molar, entonces para la muestra problema:

Muestra Volumen de Agua V[=]mL Volumen de Metanol V[=]mL Xmetanol XH20 Indice de refraccionA puro 1 0 0 1 1.3397a 0.1 1.7 0.883318498 0.116681502 1.3371b 0.2 1.7 0.791020983 0.208979017 1.3381c 0.3 1.6 0.703704428 0.296295572 1.34d 0.4 1.4 0.609161133 0.390838867 1.3418e 0.6 1.3 0.491054546 0.508945454 1.3436f 0.9 1.3 0.391442983 0.608557017 1.344g 0.9 0.9 0.308108849 0.691891151 1.3436h 1.1 0.6 0.195429118 0.804570882 1.3418i 1.3 0.3 0.093188305 0.906811695 1.3387B puro 0 1 1 0 1.3329

1.3435=-0.0292x2+0.035x+1.3328

Resolviendo esta ecuación cuadrada tendremos que:

XH2O(1)=0.48003

XH2O(2)=0.73859

Conclusiones.

Referencias.

1. P. W. Atkins and J. de Paula. Physical Chemistry. Oxford University Press. 9th

Edition. USA, 2010.

2. G.W. Castellan. Fisicoquímica. Addison Wesley Iberoamericana S.A. 2° Ed.

México, 1987.

3. I. N. Levine. Fisicoquímica. 5° Ed. McGraw-Hill, España 2004