Refractometria

Laboratorio de Fisicoquímica I Refractometría

INTRODUCCIÓN

Medir la concentración de un alimento, resultaría una tarea muy tediosa de no ser por la gran ayuda proporcionada por la Refractometría.

La Refractometría tiene variadas aplicaciones en el aspecto cualitativo y cuantitativo, en el análisis de los alimentos.

Esta técnica es usada con fines de identificación y caracterización de aceites y grasas, en el control de la pureza de los alimentos, en la medición de jugos azucarados, determinación aproximada del contenido de alcohol en licores, entre otros.

Es por todas estas razones, además de otras como la facilidad de uso del refractómetro, el uso de poca muestra, la obtención de resultados al momento, etc. que el conocimiento de la refractometría es de suma importancia al momento de analizar los alimentos.

Durante la práctica realizada lo que se buscó fue conocer el fundamento del uso del refractómetro y su aplicación en la determinación del índice de refracción (IR), como un método de análisis que permita determinar el contenido de sólidos solubles.

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REFRACTOMETRÍA

OBJETIVOS:

•

Describir el refractómetro de Abbe, su fundamento, posibilidades, precauciones y modo de realizar las medidas.

•

Hallar el índice de refracción a partir de una concentración dada

•

Destacar los factores que afectan en el índice de refracción.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

El fenómeno de la refracción está basado 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 n y en general está expresado con respecto al aire. El instrumento para medir n, es básicamente un sistema óptico que busca medir el ángulo 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

Cuando la radiación electromagnética atraviesa un límite entre dos medios, cambia su velocidad de propagación. Si la radiación incidente no es perpendicular al limite, también cambia su dirección. El cociente entre la velocidad de propagación en el espacio libre (vacío) y la velocidad de propagación dentro de un medio se llama índice de refracción del medio. En este artículo se estudian métodos para la medición del índice de refracción en la región visible del espectro, aunque la mayoría de los métodos que se describen pueden emplearse también en las regiones infrarroja y ultravioleta cuando se usan detectores de radiación

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adecuados. Sólo se consideran aquí las sustancias homogéneas isótropas que son transparentes en este intervalo espectral. Las sustancias anisótropas o fuertemente absorbentes requieren métodos de medición especiales. Los aquí descritos exigen ciertas precauciones para evitar errores.

Según la ley de SNELLIUS, cuando una luz de longitud de onda λ pasa del vacío a otro medio, a la temperatura 0, se verifica que: βαθλsensenvCn==

donde

θλn = índice de refracción(número de refracción, cociente de refracción)

c = velocidad de la luz en el vacío

v = velocidad de la luz en el otro medio

α= ángulo de incidencia

β= ángulo de refracción

Como el índice de refracción es característico para cada sustancia o mezcla de sustancias, puede aplicarse en el análisis cualitativo y cuantitativo de sustancias transparentes. No se comete gran error operando en el aire, en lugar del vacío(índice de refracción del aire frente al vacío: 10003).

Para la medida de índices de refracción se hace uso de refractómetros

MÉTODOS DEL ÁNGULO LIMITE

El método del ángulo límite para la reflexión total es el que se usa comúnmente y por ello se discute en primer lugar. Se describirán tres instrumentos típicos: los refractómetros de Pulfrich, de Abbe y de inmersión.

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REFRACTÓMETRO DE PULFRICH:

El refractómetro de Pulfrich es útil para la medición del índice de refracción de muestras sólidas o líquidas. Con gran cuidado en el uso del instrumento y con los ajustes mejores posibles, se alcanza una precisión del orden de 1 x 10-4 en el índice de refracción. La diferencia del índice entre dos muestras cuyos índices difieren muy poco, se puede determinar con un error de ± 2x 10-5.

El componente central de este instrumento es un bloque de vidrio, que ha de ser de excelente calidad, con dos superficies planas formando ángulo recto, una en el plano horizontal y otra en el vertical. La luz, ligeramente convergente, de un foco que da líneas espectrales netas, bien espaciadas, es incidente sobre la superficie horizontal. Los rayos que inciden casi en ángulo de 900 con la normal, esto es, casi paralelos a la superficie horizontal, se refractan en el bloque Pulfrich en el ángulo límite, lo cual depende del índice de refracción del bloque y del líquido. Si la dispersión del líquido es diferente de la del vidrio, como por lo general es el caso, el ángulo límite será diferente para longitudes de onda distintas. Los rayos que inciden sobre la superficie horizontal en ángulo de menos de 900 con la normal, también se refractan en el bloque. Los rayos incidentes en ángulos mayores que 900 naturalmente no entran en el bloque por la superficie horizontal. Por lo tanto, los rayos refractados en ángulos menores que el ángulo límite, o iguales a esté, emergerán de la cara vertical del bloque de Pulfrich, mientras que no aparecerán los que inciden en ángulos mayores que el crítico.

Para la medición de muestras sólidas con el refractómetro de Pulfrich, se saca la celda cilíndrica

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