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Índice de refracción, Guías, Proyectos, Investigaciones de Química Orgánica

La refractometría es una técnica analítica que consiste en la medida del índice de refracción de un líquido con objeto de investigar su composición si se trata de una disolución o de su pureza si es un compuesto único.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2022/2023

Subido el 24/04/2023

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Práctica 4
Determinación del índice de refracción
Al finalizar la práctica el alumno será capaz de:
Manejar el refractómetro, así como también conocer los principios físicos
involucrados en su funcionamiento.
Interpretar la variación del índice de refracción con la concentración de una
mezcla de dos componentes (binaria).
Establecer la identidad de un compuesto problema con base en la
determinación del índice de refracción.
Introducción
La refractometría es una técnica analítica que consiste en la medida del índice de
refracción de un líquido con objeto de investigar su composición si se trata de una
disolución o de su pureza si es un compuesto único.
Un rayo de luz que pasa oblicuamente desde un medio hacia otro de diferente
densidad, cambia su dirección cuando traspasa la superficie. Este cambio en la
dirección se denomina refracción.
Cuando el segundo medio es más denso que el primero, el rayo se aproxima a la
perpendicular trazada sobre la superficie divisoria en el punto de incidencia. La
causa fundamental de este cambio en la dirección se debe al cambio en la
velocidad de la luz que se hace más lenta cuanto más denso es el medio por el que
pasa el haz. La luz amarilla de la lámpara de sodio disminuye su velocidad desde
3x1010 cm/s en el vacío hasta 2.25 x 1010 cm/s en el agua. El ángulo formado entre
el rayo en el primer medio y la perpendicular se llama ángulo de incidencia ( i ),
mientras que el correspondiente ángulo en el segundo medio se denomina ángulo
de refracción ( r ). El índice de refracción ( n ), es la razón entre las velocidades de
luz en ambos medios. La ley de Snell representa a este índice como la razón de los
senos de los ángulos de incidencia y refracción (figura 9).
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Práctica 4 Determinación del índice de refracción Al finalizar la práctica el alumno será capaz de:

- Manejar el refractómetro, así como también conocer los principios físicos involucrados en su funcionamiento. - Interpretar la variación del índice de refracción con la concentración de una mezcla de dos componentes (binaria). - Establecer la identidad de un compuesto problema con base en la determinación del índice de refracción. Introducción La refractometría es una técnica analítica que consiste en la medida del índice de refracción de un líquido con objeto de investigar su composición si se trata de una disolución o de su pureza si es un compuesto único. Un rayo de luz que pasa oblicuamente desde un medio hacia otro de diferente densidad, cambia su dirección cuando traspasa la superficie. Este cambio en la dirección se denomina refracción. Cuando el segundo medio es más denso que el primero, el rayo se aproxima a la perpendicular trazada sobre la superficie divisoria en el punto de incidencia. La causa fundamental de este cambio en la dirección se debe al cambio en la velocidad de la luz que se hace más lenta cuanto más denso es el medio por el que pasa el haz. La luz amarilla de la lámpara de sodio disminuye su velocidad desde 3x10^10 cm/s en el vacío hasta 2.25 x 10^10 cm/s en el agua. El ángulo formado entre el rayo en el primer medio y la perpendicular se llama ángulo de incidencia ( i ), mientras que el correspondiente ángulo en el segundo medio se denomina ángulo de refracción ( r ). El índice de refracción ( n ) , es la razón entre las velocidades de luz en ambos medios. La ley de Snell representa a este índice como la razón de los senos de los ángulos de incidencia y refracción (figura 9).

Figura 9. Refracción de la luz: Ley de Snell. Dado que la velocidad de la luz en cualquier medio es siempre menor que en el vacío, el índice de refracción será siempre un número mayor que 1. Si se van a comparar los índices de líquidos o disoluciones se debe indicar el medio de referencia así como otras variables que afectan a la velocidad de la luz en la muestra a medir. El símbolo n D^20 , por ejemplo, se refiere a la medida a 20°C del índice para las líneas D del sodio. La mayoría de los índices de refracción reportados en la bibliografía se refieren a estas condiciones. Ejemplos: Agua, 1.33; CS 2 , 1.63; diamante, 2.42. El índice de refracción de un líquido varía con la temperatura y la presión, pero la refracción específica es independiente a estas variables. La refracción específica es la relación entre el índice de refracción y la densidad. También se conoce como la ecuación de Lorentz y Lorentz, donde rD es la refracción específica, η representa el índice de refracción y ρ la densidad de la sustancia:

Cuadro 4. Materiales, equipo y reactivos de la práctica 4 Procedimiento experimental Para realizar las mediciones del índice de refracción se utilizará un refractómetro Leica Abbe Mark II cuyos componentes se indican en la figura 10. La primera parte de la sesión práctica consistirá en aprender el manejo del refractómetro, determinando por triplicado, el índice de refracción de cinco soluciones de alcohol de concentración conocida: 5%, 10%, 15%, 20% y 25%. Con los valores promedio obtenidos, construya una gráfica: índice de refracción vs concentración de alcohol. Posteriormente, realice un ajuste de la recta por mínimos cuadrados, la cual le será de utilidad en la siguiente práctica.

Figura 10. Refractómetro Leica Abbe Mark II con sus principales componentes. En la segunda parte de esta práctica se le proporcionarán tres compuestos orgánicos puros problema que se designarán como A, B y C; éstos son: hexano , toluen o y alcohol sec-butílico. Deberá proceder a determinar el índice de refracción de cada una de lasmuestras, para posteriormente, con estos resultados y una vez llevada a cabo una revisión bibliográfica, determinar la identidad de las muestras asignadas. muestras, para posteriormente, con estos resultados y una vez llevada a cabo una revisión bibliográfica, determinar la identidad de las muestras asignadas.

Figura 11. Imagen donde se muestra la línea oscura centrada en el retículo. Éste es el punto donde debe realizarse la lectura. Fuente: Landgrebe, 2005. Tratamiento de residuos No existe generación de residuos durante la realización de esta práctica. Cuestionario

  1. ¿Qué factores afectan el índice de refracción?
  2. ¿Considera posible identificar un líquido conociendo únicamente su índice de refracción? Explique su respuesta.
  3. ¿Son el índice de refracción y la densidad de un líquido directa o inversamente proporcionales?