INDICE1. Objetivos generales.. 2. Fundamento terico.3. Observaciones 4. Datos. 5. Tratamiento de datos. 6. Discusin de resultados. 7. Conclusiones. 8. Recomendaciones. 9. Bibliografa.

ndice de refraccin1. Objetivos generales

Aprender el manejo del refractmetro manual con termmetro y su uso en la medicin de concentraciones desconocidas de soluciones. Conocer la dependencia existente entre el ndice de refraccin de un lquido y la temperatura del mismo. Conocer las tcnicas de correccin del ndice medido por el refractmetro.

2. Fundamento tericoLa refractometra se basa en la medicin del ndice de refraccin de sustancias lquidas o slidas; se utiliza en determinaciones cualitativas para la identificacin de compuestos, o bien cuantitativas para conocer la concentracin. El instrumento utilizado en esta tcnica es el refractmetro, que puede ser de diferente tipo segn el uso y el mtodo de medicin, existen en el mercado una gran variedad de marcas y modelos. Actualmente se tiene una aplicacin importante de la refractometra en pruebas de control de calidad de jarabes, jugos, aceites, vidrio, hidrocarburos aromticos entre otros, as como en las reas de investigacin y desarrollo de nuevos productos, de la industria alimenticia, qumica, petroqumica, farmacutica, etc.Desde el punto de vista metrolgico como cualquier instrumento de medicin, los refractmetros requieren de su calibracin, con el objeto de conocer el error y la incertidumbre del instrumento y de sta forma asegurar la calidad del producto, dando cumplimiento a los requisitos del sistema de calidad del laboratorio. Otro aspecto importante que se deriva de mantener los refractmetros calibrados, es detectar un mal funcionamiento que puede ser anticipadamente corregido sin afectar el proceso por falla del instrumento.

PRINCIPIO DE MEDICINEl principio de medicin en refractometra es el cambio de direccin que sufre el haz de luz al pasar de un medio a otro de distinta densidad, siempre que el segundo medio sea pticamente ms denso que el primero, a su vez los ngulos formados son directamente proporcionales a las velocidades de la luz en los dos medios, ver la figura 1.

Figura 1. Refraccin de un haz de luz al pasar de un medio a otro de diferente densidad.

Para el clculo del ndice de refraccin se emplea la ecuacin de la Ley de Snell:

Donde:n1 = ndice de refraccin del medio 1;n2 = ndice de refraccin del medio 2;sin 1 = Seno del ngulo de incidencia;sin 2 = Seno del ngulo refractado.

Figura 2. Fenmeno de refraccin, al introducir un lpiz en agua,se observa un ngulo de inclinacin, y al introducirlo en una solucinacuosa de azcar se observa el aumento de ngulo de inclinacin,debido al aumento de la densidad de la solucin.

3. Observaciones Notamos un aumento de la medicin del ndice de refraccin arrojado por el refractmetro a medida que la concentracin de etanol aumenta. La variacin del ndice de refraccin con respecto a la concentracin disminuye a medida que esta aumenta. La temperatura marcada por el refractmetro no es homognea para todos los datos.4. DatosDATOS BIBLIOGRFICOSTabla N1: ndice de refraccin de la solucin acuosa de etanol a 20C en diferentes proporciones de masa de etanol y temperatura del aire a 20C. Porcentaje en masa*ndice de refraccinPorcentaje en masa*ndice de refraccinPorcentaje en masa*ndice de refraccin

0(1)1.3330141.3425561.3630

0.51.3333151.3432581.3634

11.3336161.3440601.3638

1.51.3339171.3447621.3641

21.3342181.3455641.3644

2.51.3345191.3462661.3647

31.3348201.3469681.3650

3.51.3351221.3484701.3652

41.3354241.3498721.3654

4.51.3357261.3511741.3655

51.3360281.3524761.3657

5.51.3364301.3535781.3657

61.3367321.3546801.3658

6.61.3370341.3557821.3657

71.3374361.3566841.3656

7.51.3377381.3575861.3655

81.3381401.3583881.3653

8.51.3384421.3590901.3650

91.3388441.3598921.3646

9.51.3392461.3604941.3642

101.3395481.3610961.3636

111.3403501.3616981.3630

121.3410521.3621100(2)1.3614

131.3417541.3626

*porcentaje en masa del etanol en la solucin acuosa.0(1) agua pura100(2) etanol puroFUENTE: Ethanol refractometry concentration. Mettler-Toledo International Inc.Teniendo en cuenta que:Densidad del agua: 1g/mlDensidad del alcohol: 0,789g/mlDado que (g/ml)=m(g)/V(ml)%masa de etanol= %vol C2H5OH0,789g/ml(100-%vol C2H5OH)+%vol C2H5OH0,789g/mlDespejando%vol etanol=100%masa C2H5OH0,789 + 0,211%masa C2H5OHTabla N2: ndice de refraccin de la solucin acuosa de etanol a 20C en diferentes proporciones de volumen de etanol y temperatura del aire a 20C. Porcentaje en volumen*ndice de refraccinPorcentaje en volumen*ndice de refraccinPorcentaje en volumen*ndice de refraccin

0(1)1.333017.10361.342561.73111.3630

0.63291.333318.27821.343263.63981.3634

1.26401.333619.44671.344065.53081.3638

1.89351.333920.60931.344767.40451.3641

2.52141.334221.76591.345569.26111.3644

3.14751.334522.91671.346271.10081.3647

3.77201.334824.06161.346972.92381.3650

4.39491.335126.33411.348474.73041.3652

5.01611.335428.58371.349876.52091.3654

5.63561.335730.81081.351178.29531.3655

6.25351.336033.01581.352480.05391.3657

6.86981.336435.19891.353581.79701.3657

7.48451.336737.36051.354683.52471.3658

8.21991.337039.50091.355785.23731.3657

8.70901.337441.62041.356686.93491.3656

9.31881.337743.71941.357588.61781.3655

9.92701.338145.79801.358390.28601.3653

10.53371.338447.85671.359091.93991.3650

11.13881.338849.89571.359893.57961.3646

11.74221.339251.91521.360495.20531.3642

12.34421.339553.91561.361096.81711.3636

13.54331.340355.89711.361698.41531.3630

14.73621.341057.86011.3621100(2)1.3614

15.92301.341759.80461.3626

*porcentaje en masa del etanol en la solucin acuosa.0(1) agua pura 100(2) etanol puroFUENTE: Propia

Calculamos los ndices para concentraciones de 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90,100.Reemplazando en la ecuacin, tenemos la siguiente tabla:%Vol de etanolndice de refraccin a 20C

01.3330

101.3381

201.3444

301.3506

401.3559

501.3599

601.3626

701.3645

801.3656

901.3654

1001.3614

DATOS EXPERIMENTALESConcentracin en %Vol de etanolTemperatura (T) enCndice de refraccin (n)a T C

0251.3329

10251.3377

20261.3441

30261.3484

40261.3532

50251.3585

60251.3603

70251.3615

80251.3619

90251.3621

100251.3623

5. Tratamiento de datos Correccin de las mediciones del ndice de refraccin a 20C y 25CUsamos: n2=n1-F(T2-T1)

n2=n1-0,00035(T2-T1)

Donde:n2: ndice de refraccin a una temperatura T2n1: ndice de refraccin a una temperatura T1T2: Temperatura a la que se desea calcular el ndice de refraccinT1: Temperatura a la que se midi el ndice de refraccinF: factor de correccin para la solucin agua-etanol

Tabla N2: Concentracin de etanol en%vol vs. temperatura de medicin, e ndices de refraccin corregidos a 20C y 25C.Concentracin en %Vol de etanolTemperatura (T) enCndice de refraccin (n)a T Cndice de refraccin a 25 C [n-0.00035*(25-T)]ndice de refraccin a 20 C [n-0.00035*(20-T)]

0251.33291.33291.3347

10251.33771.33771.3395

20261.34411.34451.3462

30261.34841.34881.3505

40261.35321.35361.3553

50251.35851.35851.3603

60251.36031.36031.3621

70251.36151.36151.3633

80251.36191.36191.3637

90251.36211.36211.3639

100251.36231.36231.3641

Grfica del ndice de refraccin en funcin de la concentracin en % en volumen a 20C.

Grfica 1. ndice de refraccin en funcin de la concentracin en % en volumen a 20C Grfica del ndice de refraccin en funcin de la concentracin en % en volumen a 25C.

Grfica 2. ndice de refraccin en funcin de la concentracin en % en volumen a 25C

Tcnica prctica para la correccin de ndices de refraccin con respecto a la temperatura

El criterio utilizado para calcular el factor de correccin para el procesamiento de datos a una temperatura determinada a partir de temperaturas medidas en laboratorio es que al aumentar en un grado la temperatura del lquido, este disminuye 0,00035 segn la literatura(3), por ello se emplea el clculo diferencial, empleando derivadas parciales dado que el ndice de refraccin no solo depende de la temperatura sino tambin de la presin y de la frecuencia del rayo incidente:

n2: ndice de refraccin a una temperatura T2n1: ndice de refraccin a una temperatura T1T2: Temperatura a la que se desea calcular el ndice de refraccinT1: Temperatura a la que se midi el ndice de refraccin

%vol de etanolndice de refraccin terico a 20Cndice de refraccin experimental a 20C(*)%Error

01.33301.33470.1275

101.33811.33950.1030

201.34441.34620.1359

301.35061.35050.0058

401.35591.35530.0413

501.35991.36030.0331

601.36261.36210.0391

701.36451.36330.0891

801.36561.36370.1420

901.36541.36390.1099

1001.36141.36410.1983

(*)ndice de refraccin obtenidos a partir de datos experimentales y corregidos a 20C

6. Discusin de resultados Si se quisiera calcular los parmetros de la funcin que describe el ndice de refraccin como dependencia de la concentracin de etanol en%vol, el grfico utilizado para tal fin no debera ser el grfico (nmero que le haya puesto zita a su grfico) de zita puesto que en l, las temperaturas de las soluciones a diferentes concentraciones vara discretamente entre 25 y 26C; as, si se consideran las correcciones para estas temperaturas, el mejor grfico base sera el n1, ya que se llevan todas las temperaturas a 20C, y a diferencia del Grfico 2, en la que se llevan a 25C, la variacin entre T2 y T1 es de mximo 1C (para poder aplicarse la frmula de correccin se requiere que la diferencia entre T2 y T1 sea como mximo 3C). Los datos bibliogrficos muestran una grfica que tiene un punto mximo del ndice de refraccin a determinada concentracin en volumen de etanol, que luego decrece hasta llegar a una concentracin de 100% vol de etanol. El porcentaje de error es menor a 1% en todos los casos, ello revela una buena lectura del refractmetro y una buena preparacin de las combinaciones binarias para obtener soluciones acuosas de etanol.

7. Conclusiones La determinacin experimental del ndice de refraccin a partir de una concentracin dada no slo nos permite hallar el ndice de refraccin en funcin de la temperatura sino tambin nos proporciona la capacidad para hallar la temperatura en funcin del ndice de refraccin medido. El ndice de refraccin disminuye a medida que la temperatura de la solucin se incrementa. La frmula de correccin para temperaturas nos permiti establecer comparaciones entre los datos tericos del ndice de refraccin para la solucin a 20C y los experimentales. El ndice de refraccin de la solucin aumenta cuando el porcentaje en volumen de etanol aumenta, de ello concluimos que la velocidad de la luz en la solucin disminuye a medida que la proporcin del alcohol aumenta en la combinacin.

8. Bibliografa

Libros (3)Boletines de la Universidad Nacional de Tucumn. Museo de Historia Natural, Tucumn, Argentina, Volmenes 1-2, 2009, Pg. 189. S. Burbano de Ercilla. Fisica general. Editorial Tbar S.L. 32edicin. Madrid, Espaa. Ao 2003.pg 577,578. W.F. Pickering. Qumica Analtica Moderna. Editorial Revert S.A.Barcelona, Espaa.Ao 1980, pgs.263-266.Pginas web Osney Prez Ones, Osney Prez Ones http://www.scielo.org.co/pdf/rfiua/n52/n52a06.pdf consultada el 10 de mayo del 2014. Ethanol refractometry concentration. Mettler-Toledo International Inc. http://us.mt.com/us/en/home/supportive_content/application_editorials/Ethanol_re_e.html consultada el 10 de mayo del 2014.

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