Cuantificación de etanol presente en aguardiente por refractometría

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CUANTIFICACIÓN DE ETANOL PRESENTE EN AGUARDIENTE POR REFRACTOMETRÍA

Estefania Torres, Diego Fernando Uribe, Cristian Daniel Tapie Taimal, Manuel Alejandro Torres.

Práctica No I. Universidad Santiago de Cali

Enviado  Marzo 14 del 2023 

Mediante la práctica, se aplicó por refractometría el cambio de velocidad de un rayo de luz que paso de un medio a otro para lograr cuantificar el etanol presente en el aguardiente. Se realizo los cálculos correspondientes para hallar la concentración del etanol, por medio del patrón externo donde se obtuvo una concentración de (x=6,15), y por medio de la adición estándar donde se logró una concentración de (x=2668,2). Se desarrollo un análisis de datos por regresión (en Excel) para obtener los valores necesarios para determinar la prueba F, los resultados obtenidos fueron (Fcal 7,6<Fcrit 9,1) mostrando que las varianzas son homogéneas, y con estos resultados se realizó la prueba t (Tcal 9,68>Tcrit 1,812) donde se observa que hay efecto matriz.

PALABRAS CLAVES: Cambio de velocidad, concentración, patrón externo, adición estándar, efecto matriz.

1. INTRODUCCION

La radiación electromagnética cuando atraviesa por lo general un medio que sea transparente, tiende a producir una acción reciproca, es decir, entre el campo eléctrico respecto a la radiación y la otra acción que corresponde a electrones de los enlaces de la materia. De esta forma, la velocidad de propagación de la radiación electromagnética del medio (c1) es menor que cuando está en el vacío (c0). Para medir la relación entre la velocidad de radiación en el vacío con el medio, se utiliza el índice de refracción (n), como se observa en la (ecuación 1).

“Cuando la radiación atraviesa con cierto ángulo la interfase entre dos medios transparentes de diferentes densidades, se observa un cambio abrupto de dirección, es decir, de refracción, del haz, como consecuencia de una diferencia en la velocidad de la radiación en los dos medios.” (Skoog, Holler, & Crouch, 2007, p.142)

n = c0/c1                                                                 [1]

La utilización de la técnica de refractometría, permite medir el índice de refracción de una sustancia, ya que al estar compuesto por un prisma de iluminación, de refracción, corrección de dispersión, entre otros, permitirá determinar la velocidad de propagación de la radiación electromagnética, de un medio, por el medio de la densidad de ese medio. Con la ley de Snell (ver ecuación 2), explica como la luz es más lenta dependiendo si es vidrio, aire, o una solución liquida.

sen Ѳ1  =  n2  =  v2                                                                              [2]

sen Ѳ2       n1      v1

El efecto de este cambio se puede observar cundo ocurre en una “desconexión” o  una “flexión” de un objeto cuando se ve a través del agua.

“La técnica basada en la determinación del índice de refracción es la refractometría. Entre las ventajas que presenta esta técnica cabe citar su carácter no destructivo, empleo de pequeñas cantidades de muestra y mediciones rápidas y sencillas.” (Hernández & Pérez, 2002, p.40)

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Figura 1. Ángulo de incidencia y ángulo de refracción. (Skoog, Holler, & Crouch)

Por lo tanto, el objetivo del presente escrito se centra en identificar por medio de parámetros estadísticos, la relación del grado de refracción con la concentración de una sustancia, utilizando patrón externo y adición estándar por curvas de calibración.

1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Inicialmente en la fase 1 se prepararon 5 balones aforados de 50 mL, se adicionaron los diferentes volúmenes (5, 10, 15, 20, 25 mL) de etanol al 96%. se completaron con agua destilada hasta completar sus volúmenes, se agitaron las soluciones y se procedió a marcar cada uno de los balones aforados con las soluciones preparadas. Las soluciones fueron transportadas al refractómetro, se agregaron 4 gotas de agua destilada y se midió el índice de refracción de las muestras de etanol y de las muestras de aguardiente. Se realizó una curva de  calibración con los datos obtenidos y se determinó la concentración del etanol en el aguardiente.

En la fase 2 se procedió a realizar la línea de la calibración mediante adición estándar; en 6 balones aforados de 50 mL, se añadieron 3 mL de aguardiente en cada uno de los seis balones aforados, se utilizó agua destilada en un balón aforado, y etanol al 96% en 5 balones más, se procedió a agitar y marcar cada una de las soluciones con los diferentes volúmenes previamente trabajados. Se midió el índice de refracción de la solución de aguardiente, se repitió la medición del índice de refracción del etanol más aguardiente, se procedió a  realizar una curva de calibración y determinar la concentración de etanol en el aguardiente. Comparando las dos curvas de calibración y determinando si existe una interferencia de matriz, comparando estadísticamente las pendientes a través de una prueba t.

1. RESULTADOS Y DISCUSION

La información que fue proporcionada por el procedimiento experimental corresponde al índice de refracción del etanol, utilizando diversos volúmenes (mL). De esta forma, se logra determinar por medio de la calibración de patrón externo y adición estándar la interferencia de matriz.  

Cuantificación de etanol por patrón externo

El patrón externo del volumen del etanol, con su respectivo índice de refracción, corresponde a la (tabla 1). De esta manera, se logo extraer una curva de calibración en Excel (grafica 1), con el fin de determinar la concentración presente de etanol en la muestra (aguardiente).    

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