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Instituto Politécnico
Nacional
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIA
BIOLÓGICAS
LABORATORIO DE FISICOQUIMICA
PRÁCTICA N° 1
“REFRACTOMETRIA”
Objetivos de la práctica
Comprender el concepto de índice de refracción. Deducir sí el índice de refracción de un material es una constante. Verificar la Ley de Snell y utilízala para identificar un material desconocido
Comprender el fundamento operativo del refractómetro ABBE y aprender su
Introducción
La refractómetro es un método de calcular el índice de refracción (una
propiedad física fundamental de cualquier sustancia) de una muestra
para, por ejemplo, conocer su composición o pureza. Los refractómetros
son los instrumentos empleados para determinar este índice de refracción. Fue
inventado por el doctor y científico alemán Ernst Abbe a principios
del siglo XX.
El grado con que una sustancia refracta la luz depende de su
concentración relativa y de su estructura. Por lo tanto, la refracción molar y el
índice de refracción pueden usarse con fines analíticos y fisicoquímicos.
Desde el punto de vista analítico, como el índice de refracción y la
refracción molar son valores característicos de cada especie química,
podrían servir de ayuda a la horade identificar líquidos puros
desconocidos. Dado que muchas sustancias tienen índices de refracción
parecidos, para identificarla con absoluta seguridad habría que
complementar la información con la que proporcionan otras propiedades de la
muestra (densidad, viscosidad, punto de fusión…). Una vez conocida la naturaleza
del compuesto, también se podría determinar su grado de pureza.
Ley de Snell
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un
medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la
superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de
refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de
propagación de la onda, cuando pasa de un medio a otro.
Procedimiento II: Configuración de la parte B
Abra la simulación "Reflexión y Refracción
de la luz" en el
simulador PhET (https://phet.colorado.edu
/sims/html/bending-light/latest/bending-
light_es.html).
Haga clic en Introducción.
Deje el valor predeterminado para el
material de entrada en " Aire "
Seleccione "vidrio" para el material de salida
(Ver foto a la derecha). Registre el índice de
refracción del vidrio en el Cuadro 1.
Elija el transportador y ajuste el láser a un
ángulo de incidencia, q 1 , a 30°. Recuerde: los
ángulos siempre se miden desde la Normal.
Ignore el rayo reflejado (el rayo que
permanece en el aire). Con el transportador,
mida el ángulo de refracción, q 2 , del láser y
registre en la Cuadro 1.
Repita los pasos 4 y 5 de este laboratorio para
4 ángulos más de incidencia de su propia
elección. Registre los resultados en el Cuadro
Resultados
Restablezca la simulación y elija "Misterio A" si es número par en la lista de asistencia o elija "Misterio B" si es número impar en la lista de asistencia. Elija el transportador y ajuste el láser a un ángulo de incidencia, q 1 , a 30°. Ignore el rayo reflejado (el rayo que permanece en el aire). Con el transportador, mida el ángulo de refracción, q 2 , del láser y registre en el Cuadro 2. Repita los pasos 2 y 3 para ángulos de incidencias de 40°,50°, 60° y 70°. Registre los resultados en el Cuadro 2. Calcular el senq 1 y el senq 2 para cada ensayo. Registre los resultados en el Cuadro
El índice de refracción
- Usando la siguiente tabla de varios índices de refracción para varios medios, identifica tu material misterioso que tenías en tu experimento.
- Usando la siguiente tabla de varios índices de refracción para varios medios, identifica tu material misterioso que tenías en tu experimento. Medio Índice de refracción Vacio 1. Aire 1. Dioxido de carbono (grados)gas) 1. Hielo 1. Agua pura 1. Alcohol etílico 1. Cuarzo 1. Aceite vegetal 1. Aeite de oliva 1. Acrilico 1. Sal de mesa 1. Vidrio 1. Zafiro 1. Zirconio 1. Zirconio cubico 2. Diamante 2. Fosfuro de galio 3.
- Busque el error de porcentaje del valor observado (pendiente) utilizando el índice identificado de refracción como valor aceptado. %Error=∣∣∣medido−aceptadoaceptado∣∣∣ %𝑬𝒓𝒓𝒐𝒓=𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐−𝒂𝒄𝒆𝒑𝒕𝒂𝒅𝒐𝒂𝒄𝒆𝒑𝒕𝒂𝒅𝒐
Cuestionario
- Calcular la refracción molecular de las sustancias puras utilizando las contribuciones atómicas y de enlace.
Acetona:1.
Metanol:1.
Etanol:1.
CCl4:1.
Hexano:1.
- Calcular el peso molecular de las sustancias puras utilizando la ecuación de Lorentz y Lorenz (5), con los
datos experimentales de densidad y la refracción molecular calculada en el punto anterior.
Acetona:1.359 pm: 58.08g/mol
Metanol:1.331 pm: 32.04g/mol
Etanol:1.352 pm: 46.07g/mol
CCl4:1.457 pm: 153.82g/mol
Hexano:1.378 pm: 86.18g/mol
- ¿Qué relación existe entre el índice de refracción y la temperatura?
La relación es por un aumento de la temperatura da lugar a una disminución de la
densidad y la luz viaja más rápido a través de un medio de densidad más baja. Por
lo tanto, el IR tiende a disminuir al aumentar la temperatura y viceversa
- ¿Cuál es la dependencia del índice de refracción con la concentración?
Al aumentar la concentración aumenta el índice de refracción ya que la luz no
puede pasar tan fácilmente del aire a un medio con un alto índice de refracción
- ¿El índice de refracción es una propiedad intensiva o extensiva? Fundamente su respuesta.
Es intensiva, ya que se refiere a que cuando más rápidamente pase la luz por una
sustancia, menor será el índice de refracción y mas no por la cantidad de materia
de esta sustancia por eso es intensiva
- ¿Qué otras propiedades físicas se necesitan para identificar completamente a una sustancia liquida?
punto de fusión y ebullición, conductividad eléctrica, tensión superficial, densidad
- ¿Qué valor tiene el índice de refracción en el vacío y en el aire? Al vacío: 1 en el aire: 1.
- ¿Puede ser el índice de refracción menor que la unidad? Fundamente su respuesta.
No, ya que el valor mínimo es 1 que es el vacío y no puede haber un sistema
menor que el vacío
- ¿De qué factores depende la refracción molecular? Temperatura, Longitud de onda y Presión
- ¿Cómo se obtiene la luz monocromática? es aquella formada por componentes de un sólo color
- Mencione algunas aplicaciones del índice de refracción en su área profesional.
La refractometría es usada en la industria principalmente para hacer análisis
químicos, determinación de relaciones de mezcla, controles de calidad y
calidad en la industria farmacéutica
