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REFRACTOMETRÍA DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE ETANOL Y SACAROSA EN UNA MUESTRA PROBLEMA Héctor Luis Henríquez Giménez Expediente 20081-0055 Sección 04 Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José De Sucre” – Vicerrectorado Barquisimeto Departamento de Ingeniería Química Laboratorio de Análisis Instrumental Avenida Corpahuaico entre Avenida Rotaria y Avenida La Salle 28 de Junio de 2011 RESUMEN Se determinó las concentraciones de Etanol y Sacarosa de una muestra problema, mediante la técnica de refractometría. Se prepararon tres soluciones patrón más el blanco y se observó la desviación del haz de luz en el refractómetro, obteniendo así el índice de refracción. Se obtuvo la curva de calibración para ambos experimentos. Se determinó la concentración de la muestra de Etanol en 19,91% v / v con un error del 4,84% v / v , mientras que para la muestra de Sacarosa se determinó una concentración de 5,87% m / v con un error del 2,12% m / v . Adicionalmente se determinó la concentración de etanol contenida en una solución de aguardiente con 40 grados de alcohol, y de la concentración de sacarosa presente en una muestra de refresco, registrando valores de 39,54% v / v y 9,80% m / v . Palabras Clave: Refractometría, Refractómetro, Índice de refracción

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Page 1: 87607495 Refractometria Lab Analisis (1)

REFRACTOMETRÍA

DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN

DE ETANOL Y SACAROSA EN UNA MUESTRA

PROBLEMA

Héctor Luis Henríquez Giménez Expediente 20081-0055 Sección 04

Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José De Sucre” – Vicerrectorado

Barquisimeto – Departamento de Ingeniería Química – Laboratorio de Análisis Instrumental

Avenida Corpahuaico entre Avenida Rotaria y Avenida La Salle

28 de Junio de 2011

RESUMEN

Se determinó las concentraciones de Etanol y Sacarosa de una muestra problema, mediante la

técnica de refractometría. Se prepararon tres soluciones patrón más el blanco y se observó la

desviación del haz de luz en el refractómetro, obteniendo así el índice de refracción. Se obtuvo la

curva de calibración para ambos experimentos. Se determinó la concentración de la muestra de

Etanol en 19,91% v/v con un error del 4,84%

v/v, mientras que para la muestra de Sacarosa se

determinó una concentración de 5,87% m

/v con un error del 2,12% m

/v. Adicionalmente se determinó

la concentración de etanol contenida en una solución de aguardiente con 40 grados de alcohol, y de

la concentración de sacarosa presente en una muestra de refresco, registrando valores de 39,54% v/v

y 9,80% m

/v.

Palabras Clave: Refractometría, Refractómetro, Índice de refracción

Page 2: 87607495 Refractometria Lab Analisis (1)

INTRODUCCIÓN

La refractometría es un proceso de medición,

por medio del cual se determina un valor

específico de una sustancia: el índice de

refracción a una determinada longitud de onda

y temperatura.

El fenómeno de la refracción se basa en el

cambio de velocidad que experimenta la

radiación electromagnética al pasar de un

medio a otro, como consecuencia de su

interacción con los átomos y moléculas del

otro medio. Dicho cambio de velocidad se

manifiesta en una variación en la dirección de

propagación.

La medida relativa de la variación entre dos

medios tomando uno fijo como referencia se

le conoce como índice de refracción η y en

general está expresado con respecto al aire.

El instrumento para su medición es

básicamente un sistema óptico que busca

medir el ángulo en que se ha desviado la

radiación, utilizando para ello dos prismas:

uno fijo de iluminación sobre el cual se

deposita la muestra y uno móvil de refracción.

Los prismas están rodeados de una corriente

de agua termostatizada, ya que la temperatura

es una de las variables que afecta a la medida.

En este informe se aplicará la teoría de la

refractometría para la determinación de etanol

y sacarosa a partir de sus respectivos índices

de refracción en una muestra problema y de la

construcción de la curva de calibrado para

conocer la ecuación que rige el fenómeno,

además de analizar productos comerciales

como bebidas refrescantes y alcohólicas.

OBJETIVO GENERAL

Determinar la concentración de Etanol y

Sacarosa de una muestra problema mediante

la técnica de refractometría.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Preparar tres soluciones patrón para el

etanol y la sacarosa respectivamente.

Medir el índice de refracción en el

refractómetro.

Realizar las curvas de calibrado para el

etanol y la sacarosa.

Calcular la concentración en % v/v para

el etanol y en % m

/v para la sacarosa.

Evaluar los valores obtenidos y

comparar con los valores teóricos

correspondientes.

Page 3: 87607495 Refractometria Lab Analisis (1)

PARTE EXPERIMENTAL

EQUIPOS Y MATERIALES

Refractómetro ABBE. Marca ATAGO

NAR-3T. Hecho en Japón.

Balanza Analítica.

Matraz aforado (25 ± 0,04)mL Modelo

NS10

Pipeta 1mL - Marca Pyrex.

Pipeta (3 ± 0,023)mL – Marca

Hirschman EM Technicolor – Hecho

en Alemania.

Pipeta 5mL – Marca Pyrex. Hecho en

USA.

REACTIVOS

Solución Patrón de Etanol de 100% v/v

con un 96% de pureza.

Azúcar Montalbán (0,99% Sacarosa)

MUESTRA

Las soluciones de etanol y sacarosa de

concentraciones desconocidas fueron

proporcionadas por la técnico de Laboratorio,

Tania Cinelli. La bebida refrescante es

Chinotto, mientras que el aguardiente es de

Marca Camarita con 40º de Alcohol, ambos

hechos en Venezuela.

METODOLOGÍA

Determinación de etanol en bebidas

alcohólicas

Preparar cuatro soluciones patrón de etanol

entre 0 y 20% v/v

Medir el índice de refracción a cada

solución patrón.

Medir el índice de refracción del

aguardiente y de la muestra problema.

Realizar la curva de calibrado.

Determinar la concentración de etanol en la

muestra de problema y en el aguardiente.

Determinación de sacarosa en una

bebida refrescante

Preparar cuatro soluciones patrón de

sacarosa entre 0 y 20% m

/v.

Medir el índice de refracción a cada

solución patrón.

Medir el índice de refracción de la bebida

refrescante y a la muestra problema.

Realizar la curva de calibrado.

Determinar la concentración de sacarosa en

la muestra de problema y en la azúcar

Montalbán.

Page 4: 87607495 Refractometria Lab Analisis (1)

TABLA DE DATOS

Tabla 1. Valores para curva de Calibrado

del Etanol

Concentración (%v/v) Índice de Refracción

0 1,3318

3,84 1,3337

11,52 1,3374

19,20 1,3421

Aguardiente 1,3527

Muestra 1,3423

Tabla 2. Valores para curva de Calibrado

de la Sacarosa

Concentración (%m

/v) Índice de Refracción

0 1,3318

4,98 1,3387

14,99 1,3532

20,01 1,3602

Refresco (Chinotto) 1,3457

Muestra 1,3401

TABLA DE RESULTADOS

Tabla 3. Concentración de Etanol en la

muestra y en el Aguardiente

Muestra Etanol 19,91% v/v

% Error 4,84%

Aguardiente 39,54% v/v

% Error 1,14

Tabla 4. Concentración de Sacarosa en la

muestra y del Azúcar de mesa

Muestra Sacarosa 5,87% m

/v

% Error 2,12%

Refresco (Chinotto) 9,80% m

/v

Page 5: 87607495 Refractometria Lab Analisis (1)

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Se midió el índice de refracción de diferentes

soluciones patrón de etanol y sacarosa, al

igual que para las muestras y productos

comerciales (aguardiente y refresco) (Tablas

1 y 2)

Para la curva de calibrado del Etanol, se

determinó la siguiente ecuación:

η = 5,32x10-4

C + 1,3317 (Ec.1)

Donde η representa el índice de refracción y C

es la concentración de etanol en %v/v

De acuerdo con los datos reportados, se

registró un índice de refracción para la

muestra problema de etanol de 1.3423 y según

la ecuación correspondiente (Ec.1) se obtuvo

una concentración de 19,91%v/v con un error

relativo del 4,84%. De manera similar, se

obtuvo una concentración de 39,54% v/v para

el aguardiente con un error relativo del 1,14%,

en base al valor de 40 grados de alcohol

reportado en la etiqueta del producto que

representan la concentración en unidades de

%v/v.

Para la curva de calibrado de la Sacarosa, se

determinó la siguiente ecuación:

η = 1,43x10-3

C + 1,3317 (Ec.2)

Donde η representa el índice de refracción y C

es la concentración de la Sacarosa en %m

/v

De acuerdo con los datos reportados, se

registró un índice de refracción para la

muestra problema de sacarosa de 1.3401 y

según la ecuación correspondiente (Ec.2) se

obtuvo una concentración de 5,87%m

/v con un

error relativo del 2,12%. En el mismo orden

de ideas, se obtuvo una concentración de

9,80% m

/v para la bebida refrescante

(Chinotto). Debido al desconocimiento del

verdadero índice de refracción para la bebida,

no es posible determinar el error implicado en

el experimento.

Los errores pueden atribuirse a factores de

tipo sistemático, como la temperatura, la cual

afecta el índice de refracción, la lectura del

índice de refracción en el refractómetro

ABBE, además de los errores humanos al

enrasar y al hacer las mediciones

volumétricas.

Se observa además que el índice de refracción

aumenta a medida que la concentración de la

sustancia es mayor. Esto se debe a que durante

la trayectoria del haz de radiación, se generan

mayores interacciones electrónicas entre las

moléculas y el haz incidente, provocando que

la velocidad de propagación de éste en el

medio sea inferior. Por lo tanto, en soluciones

concentradas, el haz tiene mayor probabilidad

de interactuar con más moléculas, que en

soluciones diluidas, y por ende, el valor del

índice de refracción, que mide el grado de

refracción del haz de radiación aumenta.

Page 6: 87607495 Refractometria Lab Analisis (1)

CONCLUSIONES

Se prepararon tres soluciones patrones a

partir de etanol al 96% de pureza y

sacarosa (99%), más el blanco.

Se realizaron las correspondiente curvas

de calibración con las soluciones patrones

de etanol y sacarosa.

Se midieron los índices de refracción de las

muestras problemas, así como también los

de la muestra de refresco y del aguardiente.

Se determinó la concentración del etanol en

la muestra problema en 19,91%v/v con un

error relativo del 4,84%.

Se determinó la concentración de sacarosa

en la muestra problema en 5,87%m

/v con un

error relativo del 2,12%.

Se determinó experimentalmente que la

concentración de etanol en una muestra de

Aguardiente es de 39,54% v/v con un error

relativo del 1,14%.

Se determinó experimentalmente que la

concentración de sacarosa en una muestra

de refresco Chinotto es de 9,80%m

/v.

Se visualizó el efecto de la concentración

en el índice de refracción, determinándose

que a mayor concentración mayor es el

índice de refracción, debido a las mayores

interacciones electrónicas entre las

moléculas y el haz de radiación.

RECOMENDACIONES

Al preparar las soluciones patrón, se

debe homogenizar bien la solución y

ser cuidadoso al enrasar, usando un

gotero para ello. Tapar bien el matraz

para evitar pérdida de la concentración

inicial.

Al trasvasar el azúcar al matraz, es

preferible agregar agua destilada al

recipiente que contiene la azúcar y

agitar hasta disolverla. Realizar el

procedimiento varias veces hasta haber

trasvasado toda la azúcar, procurando

no sobrepasar la capacidad del balón

aforado.

Familiarizarse con el uso del

refractómetro a fin de evitar cometer

errores instrumentales durante los

ensayos.

Al hacer uso del refractómetro,

recordar lavar la ventanilla para

disminuir los errores en la medición.

REFERENCIAS

Skoog, D (1994). Análisisis

Instrumental. (5ta edición). México:

Mc Graw Hill.

Page 7: 87607495 Refractometria Lab Analisis (1)

CÁLCULOS TÍPICOS

- Ecuación de la curva de calibrado para la

solución de Etanol

Mediante los valores de la Tabla1, se

grafica el índice de refracción versus la

concentración (Gráfico1) y se obtiene por

regresión lineal o métodos de los

mínimos cuadrados el valor de la

pendiente m, y el punto de corte con el

eje y. La ecuación obtenida es:

η = 5,32x10-4

C + 1,3317 (Ec.1)

- Determinación de la concentración de

Etanol en una muestra problema

De la Tabla 1

η = 1,3423

Sustituyendo en la Ec.1 y despejando C

- Cálculo del Error Relativo

| |

| ⁄ ⁄ |

- Determinación de la concentración de

Etanol en Aguardiente

De la Tabla 1

η = 1,3527

Sustituyendo en la Ec.1 y despejando C

- Cálculo del Error Relativo

| |

| ⁄ ⁄ |

- Ecuación de la curva de calibrado para la

solución de Sacarosa

Mediante los valores de la Tabla2, se

grafica el índice de refracción versus la

concentración (Gráfico2) y se obtiene por

regresión lineal o métodos de los

mínimos cuadrados el valor de la

pendiente m, y el punto de corte con el

eje y. La ecuación obtenida es:

η = 1,43x10-3

C + 1,3317 (Ec.2)

Page 8: 87607495 Refractometria Lab Analisis (1)

- Determinación de la concentración de

Sacarosa en una muestra problema

De la Tabla 2

η = 1,3401

Sustituyendo en la Ec.2 y despejando C

- Cálculo del Error Relativo

| |

| ⁄ ⁄ |

- Determinación de la concentración de

Sacarosa en Refresco Chinotto

De la Tabla 2

η = 1,3457

Sustituyendo en la Ec.2 y despejando C

GRÁFICOS

Gráfico1. Curva de Calibración del Etanol

Gráfico2. Curva de Calibración de la

Sacarosa

y = 5,32E-04x + 1,3317 R² = 0,9964

1.3315

1.3335

1.3355

1.3375

1.3395

1.3415

0 5 10 15 20

Índ

ice

de

Re

frac

ció

n

Concentración Etanol (% v/v)

y = 1,43E-03x + 1,3317 R² = 0,9999

1.3315

1.3365

1.3415

1.3465

1.3515

1.3565

0 5 10 15 20

Índ

ice

de

Re

frac

ció

n

Concentración Sacarosa (% m/v)