INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL                        

ESCUELA NACIONAL DE CIENCIA BIOLÓGICAS

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

INGENIERÍA BIOQUÍMICA

PRÁCTICA N° 2

“REFRACTOMETRIA”

PROFESORA: IVONNE ROYAN GARCIA

GRUPO: 2IM1

EQUIPO: 3

INTEGRANTES:1.-ANA KAREN SANCHEZ

2.-PIOQUINTO AVILA BELLO

23 de septiembre de 2015

OBJETIVOS:

Comprender el fundamento operativo del refractómetro ABBE y aprender su manejo con habilidad para medir adecuadamente el índice de refracción de diferentes sustancias orgánicas.

Destacar los factores que afectan el índice de refracción Entender las diferentes aplicaciones de la refractómetro en el área de trabajo

INTRODUCCION:

El grado con que una sustancia refracta la luz depende de su concentración relativa y de su estructura. Por lo tanto, la refracción molar y el índice de refracción pueden usarse con fines analíticos y fisicoquímicos.

Desde el punto de vista analítico, como el índice de refracción y la refracción molar son valores característicos de cada especie química, podrían servir de ayuda a la hora de identificar líquidos puros desconocidos. Dado que muchas sustancias tienen índices de refracción parecidos, para identificarla con absoluta seguridad

habría que complementar la información con la que proporcionan otras propiedades de la muestra (densidad, viscosidad, punto de fusión…). Una vez conocida la naturaleza del compuesto, también se podría determinar su grado de pureza.

Las variables refractivas también permiten determinar propiedades críticas, tensiones superficiales, parámetros de solubilidad o fuerzas de London entre moléculas, ya que estas dependen de la polarizabilidad de las mismas. La refracción molar y el índice pueden ayudar, por tanto, a conocer la geometría de algunas moléculas.

La determinación del índice de refracción (una propiedad física fundamental de cualquier sustancia) se usa, por ejemplo, para conocer la composición o pureza de una muestra, a través de un instrumento llamado refractómetro.

La aplicación más común de los refractómetros es la de determinar la concentración de los sólidos disueltos en una solución. En una solución que contiene un solo

sólido disuelto o en la cual solamente un sólido cambia de concentración, el índice de refracción cambiará junto con la concentración de dicho sólido disuelto. Por lo tanto, todos los aumentos en concentración harán que el índice de refracción se incremente. Una vez que se conozca la composición química de la solución, se puede derivar una escala que convertirá el índice de refracción en la concentración de la solución.

INDUSTRIA ALIMENTICIA:

 Se Pueden estandarizar los productos

• Es posible efectuar proporciones de mezcla exactas sobre las soluciones de productos alimenticios enlatados (condimento de conservas)

• Ideal para mantener las normas internacionales para exportar

• Las comparaciones con mercaderías estándar, o de otras empresas, se Pueden hacer fácilmente

• Se proporcionan importantes datos para la confección de la calidad y el desarrollo (o exportación) del producto

FRUTAS:

• Se Puede determinar el tiempo correcto de cosecha (siega).

• A través del control de clasificación y calidad, la fruta Puede ser uniformada y exportada (o transportada)

• Para la mejora de la calidad del producto y las condiciones de cultivo la concentración del azúcar (brix) es un indicador importante

INDUSTRIA E INVESTIGACION:

• Controlando la apropiada concentración del aceite industrial, se Puede prevenir la corrosión y aumentar la eficiencia.

• Mediciones en las secreciones de plantas y animales, Pueden usarse tanto para evaluar la salud de animales y plantas como para perfeccionar las razas y para investigar las condiciones del crecimiento y cultivo.

OTRAS APLICACIONES:

Piscicultura:

Se utilizan para hacer una verificación rápida de la salinidad de los tanques, los estanques y las instalaciones de almacenaje.

Agricultura:

Ciertos aditivos orgánicos elevan la lectura de Brix en el jugo de las cosechas como el maíz. Al mantener estas lecturas de Brix arriba de cierto nivel los jugos de las plantas funcionan como pesticida natural

Bomberos:

La espuma debe ser diluida correctamente para asegurar la efectividad de la misma. Se emplean refractómetros para el proceso de disolución y para verificar la calidad y los lotes.

Productores y embotelladores de bebidas:

Desde refrescos hasta vinos de mesa se emplean los refractómetros para monitorear el nivel de solidos disueltos en la solución.

DESARROLLO

REFRACTOMETRÍA

Determinar los índices de refracción con el

refractómetro ABEE de acuerdo a las indicaciones.

Determinar el índice de refracción de la solución

desconocida con el refractómetro ABBE.

Determinar los índices de refracción con el

refractómetro ABEE de las soluciones antes

preparadas

Determinación del índice de refracción

Determinación de la relación índice de refracción- concentración

Determinación de la concentración de una solución desconocida

ANÁLISIS DE DATOS

Experiencia 1

Muestra a 21-25°C Índice de refracción (ƞ) °BrixAgua destilada(H ¿¿2O)¿ 1.338 22.2

Etanol(C ¿¿2H 3O)¿ 1.363 22.5

Cloroformo(CHCl¿¿3)¿ 1.444 59

Acetona(C ¿¿2H 6CO)¿ 1.359 17.5

Hexano (C6H 4¿ 1.375 26.5

Tetracloruro de carbono (CCl4)

1.502 84.5

Metanol (C H 4O ¿ 1.327 78

Muestra a 21-25°C

M  g/mol

Densidad (m/V)

Índice de refracción (ƞ)

Índice de refracción molecular

(R)Agua destilada(H ¿¿2O)¿

18 0.998 1.338 3.7604

Etanol(C ¿¿2H 3O)¿

46 0.74711 1.363 13.6901

Cloroformo(CHCl¿¿3)¿

119 1.409 1.444 22.4343

Acetona(C ¿¿2H 6CO)¿

58 0.839 1.359 15.2187

Hexano (C6H 4¿ 86 0.66 1.375 29.8284

Tetracloruro de carbono (CCl4)

154  1,59  1.502 28.5833

Metanol (C H 4O ¿  32 0.791 1.327 8.1850

Experiencia 2

Solución 1 2 3 4 5 6 7 8Agua (mL) 4.77 4.5 4.3 4 3.7 3.5 3 2.5

Etanol (mL) 0.24 0.5 0.7 1 1.3 1.5 2 2.5Índice de refracción

(ƞ)1.334 1.33

61.3377 1.338 1.339 1.342 1.347 1.349

° Brix 1.2 3 3.2 3.5 4.5 6 9 11

Experiencia 3

Solución problema: ƞ= 1.348 Concentración= 10° Brix

55% Agua y 45% Etanol

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Experiencia 1

Datos Bibliográficos

Muestra M g/mol

Densidad (m/V)g/cm3

Índice de refracción (ƞ)

Índice de refracción molecular

(R)Agua destilada(H ¿¿2O)¿

18,01528 1 1,33336 3.7056

Etanol(C ¿¿2H 3O)¿

46,06844 0.789 1.361 12.9212

Cloroformo(CHCl¿¿3)¿

119,38 1,49 1.4476 21.4320

Acetona(C ¿¿2H 6CO)¿

58.08 0.791 1,36 16.2049

Hexano (C6H 4¿ 86.2 0.66 1.38 30.2530

Tetracloruro de carbono (CCl4)

153,82  1,59  1,461 26.5462

Metanol (C H 4O ¿  32,04  0.791 1,329 8.2408

De acuerdo a la comparación de los datos obtenidos a los bibliográficos observamos que la temperatura afecta directamente, ya que existe una variación de temperatura entre estos.Al aumentar la temperatura provoca un aumento de densidad y con esto la luz viaja más rápido a través de un medio de densidad más baja. Por esto el índice de refracción tiende a disminuir al aumentar la temperatura.

Experiencia 2

En cuanto la concentración de etanol logramos observar que mientras más aumenta la concentración el índice de refracción de este se eleva también.

Experiencia 3

Muestra Índice de refracción (ƞ)

° Brix % Agua % Etanol

Solución 1.348 65 35

desconocidaObservada 1.348 10° 55 45

Al interpolar en la gráfica anexada localizamos la concentración observada en de etanol que tiene un porcentaje de error aproximado 10% de acuerdo a los datos proporcionados de la solución desconocida.

DISCUSIÓN

En el fundamento de esta práctica pudimos comprender los factores que afectan el índice de refracción y prácticamente los vimos directamente reflejados en nuestros resultados. En ellos identificamos que la temperatura afecta directamente en la presión de cada una de nuestras muestras, la lectura de temperatura del refractómetro oscilaba entre 21-21° C, así mismo la calibración y vista del operador del refractómetro nos dará una lectura ligeramente modificada.

CUESTIONARIO

1. Calcular la refracción molecular de las sustancias puras utilizando contribuciones atómicas y de enlace.

Rp R

Agua destilada¿¿) O = 1 x 1.5252H = 2 x 1.100

3.725

Etanol(C ¿¿2H 3O)¿2C = 2 x 2.4183H = 3 x 1.100

1 O = 1 x 2.21110.347

Cloroformo(CHCl¿¿3)¿C = 1 x 2.418H = 1 x 1.100Cl = 3 x 5.967

21.419

Acetona(C ¿¿2H 6CO)¿2C = 2 x 2.4186H = 6 x 1.100

1 O= = 1 x 2.21113.647

Hexano (C6H 4¿ 6C = 6 x 2.4184H = 4 x 1.100

18.908

Tetracloruro de carbono (CCl4)

C = 1 x 2.4184Cl = 4 x 5.967

26.286

Metanol (C H 4O ¿C = 1 x 2.4184H = 4 x 1.100O = 1 x 1.525

8.343

2. Calcular el peso molecular de las sustancias puras utilizando la ecuación de Lorentz y Lorenz con los datos experimentales de densidad y la refracción molecular calculada en el punto anterior.

Muestra Densidad (m/V)g/cm3

Índice de refracción

(ƞ)

Índice de refracción molecular (R)

PM

PM= R

( n2−1n2+2 )( ρ )

Agua destilada(H ¿¿2O)¿

0.998 1.338 3.725 17.83

Etanol(C ¿¿2H 3O)¿

0.74711 1.36310.347

34.76

Cloroformo(CHCl¿¿3)¿

1.409 1.44421.419

113.56

Acetona(C ¿¿2H 6CO)¿

0.839 1.35913.647

52.00

Hexano (C6H 4¿ 0.66 1.375 18.908 55.01

Tetracloruro de carbono (CCl4)

1,59  1.502 26.286 141.62

Metanol (C H 4O ¿ 0.791 1.3278.343

32.61

3. ¿Qué relación existe entre el índice de refracción y la temperatura?

La temperatura es un parámetro de influencia en las mediciones de índice de refracción ya que en la mayoría de los líquidos él índice es inversamente proporcional a menor temperatura mayor índice y a mayor temperatura el índice de refracción disminuye.En general la disminución del índice de refracción con el aumento de la temperatura se debe a la disminución de la densidad y constante dieléctrica del medio.

4. ¿Cuál es la dependencia del índice de refracción con la concentración?

Son directamente proporcionales a mayor concentración mayor el índice de refracción

5. ¿El índice de refracción es una propiedad intensiva o extensiva? fundamente su respuesta.Es una propiedad intensiva debido a que se relaciona con la estructura química interna de la materia en este caso a las sustancias que se utilizaron para hacerlo, ya que nos sirve para identificar y caracterizar una sustancia pura y no depende de la cantidad de materia que esta tenga

6. ¿Qué otras propiedades físicas se necesitan para identificar completamente a una sustancia liquida? Solubilidad, temperatura, punto de ebullición, densidad, concentración, índice de refracción.

7. ¿Qué valor tiene el índice de refracción en el vacío y en el aire?

Aire: 1,0002926Vació: 1

8. ¿puede ser el índice de refracción menor que la unidad? Fundamente su respuesta

No ya que el índice de refracción es un parámetro de cada medio que indica el comportamiento de la luz al atravesarlo, en el vacío no se encuentra nada por consiguiente si aquí el valor es uno este ya no puede ser menor porque no existe otro medio similar al vacío.

9. ¿de qué factores depende la refracción molecular?

Es la relación entre el índice de refracción, la densidad y el peso molecular. El índice depende de la temperatura, concentración, presión y dispersión de la sustancia.

10. ¿Cómo se obtiene la luz monocromática?

Mediante un haz de luz láser, como la luz es producida prácticamente en su totalidad por solo un tipo de transición atómica tiene solo una frecuencia y por eso se le llama monocromática. En rigor se obtienen una pequeña banda de frecuencias.

11. Menciona algunas de las aplicaciones del índice de refracción en su área profesional

En la industria de alimentos y bebidas la medición de la concentración de contenido de azúcar es muy importante ya que representa un parámetro crítico de

aceptación o rechazo y este se obtiene con su índice de refracción.

La refractometría especialmente de líquidos se utiliza en el análisis de alimentos con fines de identificación y caracterización (aceites y grasas) para control de pureza (productos químicos) y para la determinación cuantitativa de ciertos componentes.

Comprobar el aguado de la leche, determinación el contenido en alcohol de aguardientes y cervezas, contenido de agua en la miel, determinación de extractos de productos alimenticios entre otros.

CONCLUSIONES:

Los objetivos se cumplieron satisfactoriamente, hemos aprendido el uso correcto del refractómetro de ABBE, así como también entendimos su fundamento esencial detrás del aparato. Conocimos los diferentes usos y/o aplicaciones del refractómetro en el área de trabajo.

BIBLIOGRAFÍA

M. Alonso E.J Finn. Física vol. III fundamentos cuánticos y estadísticos. Ed Addison – Wesley-longman 1999.

David W. Ball. Fisicoquímica Ciencias e ingenierías. Thomson, 2004.

http://www.quimica.unam.mx/IMG/pdf/7cloroformo.pdf

http://www.quimica.unam.mx/IMG/pdf/13hexano.pdf

http://www.ugr.es/~quiored/lab/ctes/ctes.htm

http://es.mt.com/es/es/home/supportive_content/application_editorials/Ethanol_re_e.html