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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Perú, Decana de América)
FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA
E.A.P. INGENIERÍA QUÍMICA 07.
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUÍMICA
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
CÓDIGO: IQO
PRÁCTICA N° 06: REFRACTOMETRÍA
PROFESOR : PATRICIO EUDES MUÑOZ HUILLCAS
INTEGRANTES:
● 23070066 - VASQUEZ QUINTANA, JOSUÉ RODRIGO
● 23070049 - GOMEZ LEZMA, BRATTY ALEXANDRA
● 23070179 - LA SERNA ALVA, MARCO ANTONIO
FECHA DE ELABORACIÓN: 30 DE MAYO DEL 2024
FECHA DE ENTREGA: 06 DE JUNIO DEL 2024
LIMA - PERÚ
2024 - I
Tabla de contenido
- RESUMEN.................................................................................................................................
- INTRODUCCIÓN.................................................................................................................
- OBJETIVOS...........................................................................................................................
- 2.1. Objetivo General...........................................................................................................
- 2.2. Objetivos Específicos....................................................................................................
- PARTE TEÓRICA..................................................................................................................
- PARTE EXPERIMENTAL.....................................................................................................
- 4.1. Materiales y reactivos....................................................................................................
- 4.2. Procedimiento Experimental.........................................................................................
- 4.2.1. Índice de refracción de soluciones de n-propanol:...............................................
- 4.2.2. Índice de refracción de soluciones de sacarosa:...................................................
- TABLAS DE DATOS...........................................................................................................
- CÁLCULOS.........................................................................................................................
- 6.1. Cálculo del %Peso teórico...........................................................................................
- 6.2. Cálculo de la fracción molar(X)..................................................................................
- 6.3. Cálculo del %Peso experimental:................................................................................
- 6.4. Cálculos de la refracción experimental(Rexp) de las mezclas:...................................
- 6.5. Cálculo de la refracción molar teórica de las mezclas................................................
- 6.6. Gráfico.........................................................................................................................
- 6.7. Porcentaje de error......................................................................................................
- TABLA DE RESULTADOS................................................................................................
- DISCUSIÓN DE RESULTADOS........................................................................................
- 8.1. Para n-propanol:..........................................................................................................
- 8.2. Para la solución sacarosa:............................................................................................
- CONCLUSIONES...............................................................................................................
- 9.1. Conclusiones generales:..............................................................................................
- 9.2. Conclusiones específicas:............................................................................................
- CUESTIONARIO..............................................................................................................
- REFERENCIAS.................................................................................................................
- ANEXOS............................................................................................................................
1. INTRODUCCIÓN
El estudio de las propiedades físicas de las sustancias es fundamental para
comprender su comportamiento y sus aplicaciones en diversos campos. Entre estas
propiedades, el índice de refracción (n) juega un papel fundamental, ya que
proporciona información sobre la capacidad de una sustancia para refractar la luz. En
este informe, nos enfocaremos en la determinación del índice de refracción de
soluciones de n-propanol y sacarosa, utilizando un refractómetro Abbe.
El n-propanol, un alcohol de cadena lineal con fórmula molecular C3H8O, es un
compuesto comúnmente utilizado en la industria química como solvente,
desengrasante y agente antibacteriano (Nannool, Ramkumar & Davies, 2010). Este
alcohol presenta un índice de refracción de 1.385 a 20 °C (Nannool et al., 2010), lo
que lo convierte en una sustancia útil para diversas aplicaciones, como la
determinación de la concentración de soluciones y la identificación de compuestos
orgánicos.
Por otro lado, la sacarosa, también conocida como azúcar común, es un disacárido con
fórmula molecular C12H22O11, ampliamente utilizada como edulcorante en la
industria alimentaria (López-Díaz & Bosch-Fàbregas, 2013). Su índice de refracción a
20 °C es de 1.489 (López-Díaz & Bosch-Fàbregas, 2013), lo que la convierte en una
sustancia útil para el control de calidad en la industria alimentaria y farmacéutica, así
como para la determinación de la concentración de soluciones de azúcar.
La medición del índice de refracción de estas soluciones nos permitirá comprender
cómo la concentración de cada componente afecta la capacidad de la mezcla para
refractar la luz. Esta información es relevante para diversas aplicaciones, como el
control de calidad en la industria farmacéutica y alimentaria, la determinación de la
concentración de soluciones desconocidas y el estudio de las interacciones
intermoleculares (Bertomeu, 2017).
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
● Determinar el índice de refracción de sustancias puras de n-propanol y
agua desionizada, así como de sus mezclas en distintos porcentajes de
volumen.
2.2. Objetivos Específicos
● Manipular el equipo manual refractómetro de Abbe.
● Caracterizar la sustancia pura n-propanol.
● Preparar diversas muestras de solución de n-propanol y de solución de
sacarosa.
● Obtener el porcentaje en peso de la solución de sacarosa, así como su
índice de refracción.
● Graficar el índice de refracción de las soluciones de n-propanol en
función de la fracción molar.
● Realizar diversos cálculos para hallar valores experimentales y teóricos
de las soluciones preparadas.
3.6. Refracción Específica
Lorentz y Lorentz definieron este valor para sustancias puras. Es una característica de dichas
sustancias e independiente de la temperatura, presión y del estado de agregación de los
cuerpos. Está dada por:
Donde d es la densidad de la sustancia.
3.7. Refracción Molar
Es una propiedad aditiva y constitutiva, que se obtiene como el producto de la refracción
específica por el peso molecular.
3.8. Índice de Refracción de Mezclas
Si 0 es la mezcla y 1 y 2 son los componentes, y P es el porcentaje en peso:
3.9. Refracción Molar de Mezclas
Experimentalmente está dada por:
Siendo x1 = fracción molar del componente más volátil. Cuando se emplea la propiedad
aditiva:
4. PARTE EXPERIMENTAL
4.1. Materiales y reactivos
Ensayo
Experimental
Especificaciones
Material/Equipo # Capacidad/Descripción
Ambos ensayos
Refractómetro
manual Abba
Sin fuente de luz propia,
pero ofreció datos más
fiables en comparación al
digital.
Determinación
del índice de
refracción de
las soluciones
de n-propanol
Tubo de ensayo 10 —
Gradilla metálica 1 —
Pipeta graduada
2 5 mL
2 2 mL
2 1 mL
Propipeta 1 —
Vaso Beaker 2 25 mL
Bagueta 1 —
Termómetro 1 Escala - 100 °C
Determinación
dle indice de
refracción de
las soluciones
de sacarosa
Matraz Erlenmeyer 2 50 mL
Balanza analitica 1 —
4.2. Procedimiento Experimental
4.2.1. Índice de refracción de soluciones de n-propanol:
Para este ensayo, se realizaron previamente pruebas de funcionalidad
en el refractómetro digital y manual Abbe. Una vez decidido el aparato
a utilizar, se procedió a preparar las soluciones. Se separaron 10 tubos
de ensayo y, con ayuda de un marcador, se organizó cada uno en
función del porcentaje de n-propanol que contendría. Marcados los
tubos de ensayo, se colocó agua desionizada en un vaso de precipitados
de 25 mL y se midió su temperatura con un termómetro. Según la
cantidad de agua que debía colocarse en cada tubo, se utilizó una
pipeta graduada de 1 mL, 2 mL o 5 mL. De igual forma, en un segundo
vaso de precipitados de 25 mL, se colocó la sustancia líquida
n-propanol, se registró su temperatura y se pipeteó la cantidad
proporcional para cada tubo. Una vez llenados, se sellaron los tubos
con un tapón a medida para evitar pérdidas.En este ensayo se utilizó el
refractómetro manual, por lo que se necesitó un lugar con buena
iluminación. Se trasladó la gradilla con los tubos a una zona mejor
iluminada y se procedió con la determinación del índice de refracción.
Se cuidó mucho la limpieza y manejo del equipo, utilizando acetona y
algodón para limpiar el lugar de deposición de la muestra y los
paneles. Para calibrar la medida, se tuvo que ajustar la línea de
interfase y observar la escala interna que indica el índice de refracción
a cuatro cifras decimales.
4.2.2. Índice de refracción de soluciones de sacarosa:
Comenzamos preparando dos soluciones de sacarosa, una al 10% y
otra al 20%. Para la solución al 10%, medimos con precisión 9,34 mL
de agua desionizada con la pipeta y la añadimos a un matraz
Erlenmeyer de 50 mL. Seguidamente, pesamos cuidadosamente 1,
g de sacarosa en la balanza, incorporándola poco a poco al matraz con
ayuda de la espátula mientras homogeneizamos la mezcla con la
bagueta. Finalmente, transferimos la solución completa a un tubo de
ensayo limpio y seco. Repetimos este mismo procedimiento para la
solución al 20%, utilizando 8,637 mL de agua desionizada y 2,155 g de
sacarosa.
Una vez listas las soluciones, procedemos a medir su índice de
refracción utilizando el refractómetro. Para ello, limpiamos
cuidadosamente la superficie del instrumento con acetona y colocamos
una gota de la solución al 10% sobre la luna del refractómetro.
Ajustamos el ocular hasta observar una línea divisoria nítida entre el
campo claro y el campo oscuro, tal como se muestra en la Imagen 1.
Anotamos el valor del índice de refracción indicado en la escala del
refractómetro. Repetimos este paso con la solución al 20%.
Imagen 1: Observamos cómo se visualizó en el ocular
6. CÁLCULOS
6.1. Cálculo del %Peso teórico
De la ecuación:
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
ρ 𝐴
*𝑉 𝐴
ρ 𝐴
*𝑉 𝐴
*𝑉 𝐵
6.1.1. Para 20% de n-propanol en agua:
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
(0,8030 𝑔/𝑚𝐿)(0,60 𝑚𝐿)
(0,8030 𝑔/𝑚𝐿)(0,60 𝑚𝐿)+(0.9976 𝑔/𝑚𝐿)(2,40 𝑚𝐿)
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
6.2. Cálculo de la fracción molar(X)
Utilizaremos la siguiente ecuación:
𝑛 𝐴
𝑛 𝐴
+𝑛 𝐵
𝑛 𝐴
𝑛 𝑇
- nA: número de moles de n-propanol
- nb: número de moles del agua desionizada
- nT: número de moles totales
6.2.1. Para la fracción molar de n-propanol(XA) :
● Hallando para el 10%:
𝑋 g/mol 𝐴
0.0040+0.
6.2.2. Para la fracción molar de la sacarosa(XS):
● Hallando con 10% de solución:
𝑋 g/mol 𝑆
6.3. Cálculo del %Peso experimental:
Utilizando la siguiente ecuación:
𝑒𝑥𝑝
ρ 𝐴
ρ 𝑜
(𝑛 𝑜
−1)ρ 𝐵
−(𝑛 𝐵
−1)ρ 𝑜
ρ 𝐵
(𝑛 𝐴
−1)−ρ 𝐴
(𝑛 𝐵
−1)
donde: ρ es la densidad de la mezcla y es el índice de refracción de la 𝑜
𝑜
mezcla.
ρ 𝑜
ρ 𝐴
*𝑉 𝐴
*𝑉 𝐵
𝑉 𝐴
6.3.1. Para 5% n-propanol en solución:
ρ 𝑜
(0,8030 𝑔/𝑚𝐿)(0,15 𝑚𝐿) + (0,9976 𝑔/𝑚𝐿)(2,85 𝑚𝐿)
3 𝑚𝐿
ρ 𝑜
𝑒𝑥𝑝
0,
0,
(1,3375−1)0,9976 − (1,3335−1)0,
0,9976(1,3845−1) − 0,8030(1,3335−1)
𝑒𝑥𝑝
6.4. Cálculos de la refracción experimental(Rexp) de las mezclas:
Utilizamos la siguiente ecuación:
𝑒𝑥𝑝
𝑛 𝑜
2 −
𝑛 𝑜
2
×
𝑋 𝐴
.𝑀 𝐴
+(1−𝑋 𝐴
).𝑀 𝐵 ρ 𝑂
- 𝑛: índice de refracción de la mezcla 𝑜
- ρo: densidad de la mezcla
- XA: fracción molar de n-propanol de la mezcla
- MA: masa molecular de n-propanol
- MB: masa molecular del agua desionizada
6.4.1. Cálculo de la densidad de la mezcla (ρ0):
Utilizando la siguiente ecuación:
ρ 𝑜
𝑊 𝐴
+𝑊 𝐵
𝑉 𝐴
+𝑉 𝐵
ρ 𝐴
.𝑉 𝐴
+ρ 𝐵
.𝑉 𝐵
𝑉 𝐴
+𝑉 𝐵
6.4.2. Para n-propanol:
● Hallando para el 10%:
Densidad de la mezcla:
ρ 𝑜
0.8030×0.3+0.9976×2.
0.3+2.
Refracción experimental ( ):
𝑐𝑚
3
𝑚𝑜𝑙
𝑒𝑥𝑝
(1.3420)
2 −
(1.3420)
2
×
0.0261×60.095+(1−0.0261)×18.
3 /𝑚𝑜𝑙
6.7. Porcentaje de error
6.7.1. Refracción Molar:
● Hallando en 30%:
|𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 |
𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
× 100%
|4.5217−4.5046 |
× 100% = 0, 38%
6.7.2. %Peso:
● Hallando en 30%
|𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 |
𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
× 100%
|17.69−16.75 |
× 100% = 5, 60%
7. TABLA DE RESULTADOS
TABLA N°5: %Peso teórico de n-propanol en cada mezcla
#Mezcla % 𝑊 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
TABLA N°6: Fracción molar del n-propanol en cada mezcla:
#Mezcla
#Moles A
(g/mol)
#Moles B
(g/mol)
#Moles totales
(g/mol)
Fracción molar
(XA)
TABLA N°9: Refracciones molares teóricas de las mezclas (Rteo)
#Mezcla XA
Refracción
teórica
TABLA N°10: %Error Refracción molar de las mezclas
#Mezcla %Error
TABLA N°11: %Error de los porcentajes de peso del n-propanol en cada mezcla
#Mezcla %Error
8. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
8.1. Para n-propanol:
Los resultados obtenidos para el IR de las mezclas de n-propanol y agua
ionizada muestran una tendencia lineal creciente con el aumento de la
concentración de n-propanol. Esto se debe a que el n-propanol tiene un IR
mayor que el agua, por lo que a medida que aumenta su concentración en la
mezcla, también aumenta el IR promedio.
El error porcentual promedio de las mezclas fue de 11.83%, lo que indica que
las mediciones del IR fueron relativamente precisas. Sin embargo, es
importante considerar que el error puede provenir de diferentes fuentes, como
la calibración del refractómetro, la precisión de las pipetas utilizadas para
preparar las mezclas y la temperatura de las mezclas durante la medición del
IR.
