06 octubre, 2008

Índice de Refracción de la Sacarosa a Diferentes Concentraciones e Identificación de Sustancias a Través del Mismo

INTRODUCCIÓN

La refractrometría es una técnica analítica que consiste en la medida del índice de refracción de un líquido con el objeto de investigar su composición, si se trata de una dilución, de su pureza o si es un compuesto único. . El índice de refracción se mide en un refractómetro, en el se compara el ángulo de incidencia con el ángulo de refracción de la luz a una longitud de onda especifica.
La refracción de la luz es un fenómeno de desvió que experimenta el haz incidente al atravesar una solución ocasionada por la diferente naturaleza de aire y la solución sobre la que incide. La ley de Snell es una fórmula para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de índice de refracción distinto, dice que el producto del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie de separación de dos medios.
Esta relación varía dependiendo de características como concentración de las sustancias disueltas, el tipo de solventes, entre otras. Se puede calcular la concentración de una solución mediante su índice de refracción. El índice de refracción (Ir) de una sustancia o medio transparente es la relación en la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en la sustancia o medio transparente.
Como objetivo se planteó emplear el índice de refracción como herramienta cualitativa al identificar sustancias y cuantitativa, determinar la concentración de sacarosa en una muestra problema. Ajuste de la curva de calibración por el método de mínimos cuadrados.

MATERIALES Y MÉTODOS

En la primera parte a fin de conocer el funcionamiento del refractómetro (Abbe Refractometer Leica Mark II Plus), se midió el índice de refracción del butanol, acetona y hexano. A fin de ser comparados con los datos bibliográficos (Tabla 1).
Se tomó tres sustancias desconocidas nombradas como A, D y E a las cuales se midió el índice de refracción por triplicado, para ser comparados con los datos bibliográficos. (Tabla 2).
A partir de una disolución al 50% de sacarosa (C12H22O11) y siguiendo el método de disolución seriada, se prepararon cinco diluciones con las siguientes concentraciones: 25%, 12.5%, 6.25%, 3.125% y 1.562%. Las cuales se aforaron con agua destilada a un volumen final de 10mL. Se midió el índice de refracción de las diferentes disoluciones, así como muestra patrón y muestra problema, cada medición se realizó por triplicado (Tabla 3).
Se elaboró una curva de calibración graficando concentración contra índice de refracción la cual se ajustó por el método de mínimos cuadrados (Tabla 4).
Manejo del refractómetro: Abrir el prisma secundario (se limpió con un algodón humedecido en etanol), y se colocó de 1 a 3 gotas de solución en el centro de la superficie del prisma. Se cerró cuidadosamente el prisma secundario. Se observó por el ocular y giró la perilla de compensación de color hasta que apareció una línea clara y definida en el campo de visión. Se giró la perilla de medición alineando la línea delimitadora con las líneas de intersección (ajusté claro y oscuro al centro).
Se leyó en la escala superior el índice de refracción y temperatura, se repitió la operación en función del número de soluciones a usar.

Defina conceptos generales que se involucran en el tema de refractómetro (por ejemplo: índice de refracción, ángulo de incidencia, ángulo de refracción, ángulo límite entre otros).
Índice de refracción: Relación que existe entre la velocidad de la propagación de la luz en el vacío y el desplazamiento en otro medio. Ángulo de incidencia: ángulo que forma un rayo de luz que llega a una superficie y la perpendicular a dicha superficie en el punto de llegada. Ángulo de refracción: ángulo entre la dirección de propagación de una onda reflejada por una superficie y la línea perpendicular a la superficie en el punto de reflexión. Ángulo límite: El ángulo límite es aquél ángulo incidente para el cual el rayo refractado emerge tangente a la superficie de separación entre los dos medios.
¿Qué es la refracción especifica y refracción molar? La refracción específica es una cantidad (R) que se define por la ecuación:
En donde n es el índice de refracción de la sustancia ρ es la densidad. La refracción molar es igual a la específica pero multiplicada por el peso molecular.

Mencione los factores que influyen en la medida del índice de refracción y explique por qué afectan
El índice de refracción depende, entre otras variables, de la longitud de onda del haz luminoso, de la temperatura (principalmente por el efecto que esta produce en la densidad del medio y concentración, de la composición y concentración del medio donde se produce la propagación del haz.

¿Por qué el índice de refracción de una sustancia se puede usar como instrumento de análisis cualitativo y cuantitativo de la misma?
Cada compuesto tiene un índice de refracción específico y este sirve para identificarlo y cuantitativo por que el índice de refracción señala las moléculas presentes en una disolución.

Razonar por qué las medidas de índice de refracción se deben acompañar de un superíndice que indica la temperatura de la medida y un superíndice que muestra la longitud de onda usada.
El índice de refracción puede variar dependiendo de la temperatura de la longitud de onda, para tener una certeza se debe indicar las anteriores variables.
Por ejemplo, nD 20 significaría que el índice de refracción se ha medido usando la linea D de emisión del sodio (589 nm) a una temperatura de 20 ºC.

Puesto que las diferencias entre los índices de refracción de compuestos similares son normalmente muy pequeñas. ¿Qué será necesario hacer? ¿Una gran precisión o exactitud de la medida? Explique.
Precisión se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión.
Exactitud se refiere a que tan cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadístico, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacto es una estimación.
Es mejor tener exactitud, porque lo que se quiere determinar es la concentración y porque no importa que tan cencas estén entre si

BIBLIOGRAFÍA

Handbook of chemistry and physics a ready reference book of chemical and physical data / edited by Robert C. Weast-- 53a ed. -- Cleveland, Ohio: Editorial the Chemical Rubber, 1972