REPORTE DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA III

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PRACTICA No. 1

CONOCIMIENTO, DESCRIPCIÓN Y USO DEL REFRACTÓMETRO (DETERMINACIÓN DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN-DENSIDAD)

1. GENERALIDADES

1.1 Introducción:

Cuando un haz de luz incide sobre una superficie de separación puede ser reflejado, absorbido o, (si el material es transparente) pasar la interfase y emerger del otro lado. Cuando la luz pasa de un medio a otro, cambia la dirección de la superficie de la interfase si la velocidad de la propagación de la luz en el segundo medio es diferente de la del primero. Ésta desviación del haz se denomina “refracción”.

Dado que el grado de refracción depende de la diferencia de la velocidad de la luz entre dos medios diferentes, la relación existente entre dos velocidades ha sido designada como índice de refracción o índice refractivo. La capacidad relativa de una sustancia para desviar el rayo de luz ha sido denominada refractividad. La expresión del índice refractivo, n, es siempre relativa al aire, con la convención de que n del aire es igual a 1. La medición del índice de refracción entonces, no es otra cosa que la medición de los ángulos que se forman cuando el haz de luz experimenta el cambio de dirección al atravesar el medio con n distinta a la del primero.

La refractividad de una sustancia (líquido) depende de: 1) la longitud de onda de la luz incidente, 2) la temperatura, 3) la naturaleza del líquido y 4) la masa total de sólido disuelta en el líquido. Por lo tanto, mientras los 3 primeros no cambien, el índice de refracción de una solución es una medida directa de la masa (peso, densidad o gravedad específica) total del sólido disuelto.

1.2 Refractómetro:

Los refractómetros fueron inventados a principios del siglo XX (Dr. Ernst Abbe, científico Alemán / Austriaco). El refractómetro de Abbe es el “abuelo” de todos los refractómetros modernos, gracias a su sencillo funcionamiento y su fiabilidad, todavía tiene cabida en los laboratorios. Existen dos tipos de refractómetros en función de la detección del índice de refracción: sistemas transparentes y sistemas de reflexión (de ángulo límite y de desplazamiento de imagen). Los refractómetros portátiles y los refractómetros Abbe usan los sistemas transparentes, mientras que los refractómetros digitales usan los sistemas de reflexión.

1.3 Principio físico:

El refractómetro es un instrumento óptico que sirve para determinar el índice de refracción de una disolución líquida (por lo general, pero no excluyentemente) con la finalidad de investigar su concentración o su pureza.

Para ello, el refractómetro hace uso del principio de refracción total de la luz (originada por el tipo y la concentración de las sustancias disueltas en una disolución líquida por ejemplo El azúcar), el cual tiene lugar en la capa límite entre el prisma y la muestra. El índice de refracción del prisma determina el límite superior del rango de medición, ya que este debe ser siempre mayor que el de la muestra. El refractómetro mide por tanto la densidad de los líquidos y cuanto más denso sea un líquido mayor será la refracción.

El refractómetro de Abbe sólo puede utilizarse para líquidos cuyo índice de refracción sea inferior a aquél del vidrio flint (n = 1,7). Más allá de este valor, los rayos próximos del rayo rasante experimentarían una reflexión total, lo que provocaría la imposibilidad de la medición. Esta limitación no es un impedimento en la práctica, pues pocos líquidos poseen un índice de reflexión superior al del vidrio flint. Puesto que el índice varía entre otras cosas, en función de la temperatura, un sistema de termostato, constituido por una circulación de agua en el seno del sistema óptico, permite regular este efecto.

El refractómetro es un instrumento de laboratorio extraordinariamente simple, ya que no contiene partes móviles o eléctricas. Aunque existen equipos más complejos utilizados para medir los efluentes de las columnas de cromatografía liquida de alto rendimiento, también conocida como cromatografía líquida de alta presión.

1.4 Grados Brix:

Los grados Brix (°Bx) miden el cociente total de sacarosa disuelta en un líquido.La escala Brix se mide con un refractómetro que analiza la luz que pasa a través de una muestra. Determina los grados Brix de una solución usando un refractómetro de Brix. Para tener una lectura exacta, el líquido debe estar a 68 grados Fahrenheit o 20 grados Celsius, ya que los líquidos más calientes pueden contener más azúcar disuelto en un volumen dado que los más fríos. Ahora es posible convertir los grados Brix a gravedad específica utilizando cualquiera de los tres pasos siguientes:

1. Busca la gravedad específica de la solución en la tabla proporcionada por la Oficina Nacional de Normalización (ve a Referencias). Esta tabla también suministra la densidad aparente de la solución y el peso real del azúcar, en gramos, disuelto en 100 mililitros de líquido.
2. Usa una calculadora en línea para convertir grados Brix a gravedad específica
3. Convierte grados Brix a gravedad específica manualmente usando la fórmula siguiente: Gravedad específica = {Brix/(258,6-[Brix/258,2]*227,1)}+1.

1. Objetivos:

2.1  Objetivo general: El estudiante conocerá e identificará las partes componentes del refractómetro y su funcionamiento (de mano y digital).

2.2 Objetivos Específicos: El estudiante aprenderá a calibrar, utilizar y limpiar el refractómetro, aprenderá a medir el índice de refracción de sustancias de uso común y aprenderá a convertir grados Brix para obtener la densidad de las sustancias.

3.0 Lista de Requerimientos

3.1 Reactivos:

• Vinagre blanco de uso doméstico (Ác. Acético diluido)
• Muestra de Orina (de preferencia primera micción de la mañana)
• Néctar comercial de manzana (o de cualquier otra fruta)
• Jugo comercial de manzana (de preferencia de la misma fruta del néctar)
• Agua destilada

3.2 Equipo de laboratorio:

• Refractómetro de mano
• Refractómetro digital

3.3 Material de laboratorio:

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