UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU TERMODINAMICA DE LOS PROCESOS QUIMICOS II FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA REFRACTOMETRIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

ASIGNATURA

:TERMODINAMICA DE LOS PROCESOS QUIMICOS IITEMA

:

CATEDRTICO:

CATEDRTICO

: Ing. SALVADOR TEDULO OR b VIDALN

INTEGRANTES

: INGARUCA SALDAA, MILAGROS MAQUERHUA PONCE, NATALY MENDOZA LEN, JULISSA MIGUEL VASQUEZ, SANDRA VALVERDE APFATA, CRIS YAURI YARO, ROCIOSEMESTRE

:

6

SECCIN

: A

FECHA DE ENTREGA :

30 de setiembre - 2008HUANCAYO-PER

2008I. OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL Hacer la grfica de la fraccin molar de la mezcla etanol-agua vs el ndice de refraccin.OBJETIVOS ESPECFICOS Determinar el ndice de refraccin para mezclas de dos sustancias (etanol-agua) en proporciones de 9.6:0.4; 7.68:2.32; 5.76:4.24; 3.84:6.16; 1.92:8.08; 0.0:10 respectivamente.

Analizar cuantitativamente la fraccin molar de una mezcla (etanol-agua) mediante el uso del ndice de refraccin.

II. INTRODUCCIN

El fenmeno de la refraccin est basado en el cambio de velocidad que experimenta la radiacin electromagntica al pasar de un medio a otro, como consecuencia de su interaccin con los tomos y molculas del otro medio. Dicho cambio de velocidad se manifiesta en una variacin en la direccin de propagacin.

Un refractmetro mide el grado a el cual la luz es desviada (es decir refractada) cuando se mueve desde el aire en una muestra y utilizada tpicamente para determinar ndice de refraccin, n de una muestra lquida.

ndice de refraccin, de una sustancia o un medio transparente, es la relacin entre la velocidad de la luz en el vaco y la velocidad de la luz en la sustancia o el medio transparente.

Este nmero, mayor que la unidad y sin unidades, es una constante caracterstica de cada medio y representa el nmero de veces que es mayor la velocidad de la luz en el vaco que en ese medio. El ndice de refraccin se mide con un aparato llamado refractmetro en el que se compara el ngulo de incidencia con el ngulo de refraccin de la luz de una longitud de onda especfica.

Como el ndice de refraccin es sensible a los cambios de temperatura y vara con la longitud de onda de la luz, deben especificarse ambas variables al expresar el ndice de refraccin de una sustancia.

Las alumnas

III. RESUMEN

El fenmeno de la refraccin est basado en el cambio de velocidad que experimenta la radiacin electromagntica al pasar de un medio a otro, como consecuencia de su interaccin con los tomos y molculas del otro medio. Dicho cambio de velocidad se manifiesta en una variacin en la direccin de propagacin.

La medida relativa de la variacin entre dos medios tomando uno fijo como referencia se le conoce como ndice de refraccin n y en general est expresado con respecto al aire. El instrumento para medir n, es bsicamente un sistema ptico que busca medir el ngulo que se ha desviado la radiacin, el cual se llama refractmetro y nos permiti determinar los ndices de refraccin de la mezcla del etanol con agua en la proporcin de 9.6:0.4; 7.68:2.32; 5.76:4.24; 3.84:6.16; 1.92:8.08; 0.0:10 los que nos dieron un ndice de refraccin igual a 1.3581 1.3551 1.3520 1.3456 1.3371 1.3290 respectivamente a una temperatura de 20C .

IV. MARCO TEORICO

REFRACCINCuando un rayo de luz pasa oblicuamente de un medio hacia otro de densidad diferente, su direccin cambia al atravesar la superficie que lo separa.a) Refraccin EspecficaEs la relacin entre el ndice de refraccin y la densidad. Tambin se conoce como la ecuacin de Lorentz y Lorentz:

La refraccin especfica es muy til como medio para la identificacin de una sustancia y como un criterio de su pureza.

Los valores del ndice de refraccin para lquidos orgnicos varan entre 1.2 y 1.8, mientras que los slidos orgnicos fluctan entre 1.3 y 2.5. b) Refraccin Molar

Propiedad cuantitativa dependiente de la distribucin estructural de los tomos en la molcula. Es igual a la refraccin especfica multiplicada por el peso molecular. c) Dispersin

Cambio de la refraccin con la longitud de onda. La dispersin es til en algunos casos para la identificacin de compuesto.

Los ndices de refraccin pueden ser medidos por dos tipos de instrumentos: los refractmetros y los interfermetros. d) Incidencia (i)

ngulo entre el rayo de primer medio y la perpendicular de la superficie divisora. e) Angulo de Refraccin (r)

ngulo correspondiente en el segundo medio. f) Leyes de la refraccin

Al otro lado de la superficie de separacin los rayos no conservan la misma direccin que los de la onda incidente:

Cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda transmitida forman un plano que contiene a la recta normal a la superficie de separacin de los dos medios.

El ngulo que forma el rayo refractado con la normal (ngulo de refraccin) est relacionado con el ngulo de incidencia: n1 seni = n2 sen ( REFRACTOMETROUn refractmetro mide el grado a el cual la luz es desviada (es decir refractada) cuando se mueve desde el aire en una muestra y utilizada tpicamente para determinar ndice de refraccin (ndice de refraccin n) de una muestra lquida.

El ndice de refraccin es un nmero, entre 1,3000 y 1,7000 para la mayora de los compuestos, y se determina normalmente a la precisin de cinco dgitos. Puesto que ndice de refraccin depende de la temperatura de la muestra y de la longitud de onda de la luz utilizada, ambos se indican despus del smbolo "n" de ndice de refraccin:

La n puesta en letra itlica denota el ndice de refraccin, el exponente indica la temperatura los grados centgrados, y el subndice denota la longitud de onda de la luz.

El ndice de refraccin se determina comnmente como parte de la caracterizacin de muestras lquidas, algo similar a lo que ocurre con el punto de fusin de muestras slidas. El ndice de refraccin tambin se utiliza comnmente para:

Identificar o a confirmar la identidad de una muestra comparando su ndice de refraccin a los valores conocidos.

Determine la pureza de una muestra comparando su ndice de refraccin al valor para la sustancia pura.

Determine la concentracin de un soluto en una solucin comparando el ndice de refraccin de la solucin a una curva estndar (sal, azcar, alcohol, etc.)

TIPOS DE REFRACTOMETROSa.- Refractmetro de AbbEl instrumento lee directamente, el ndice de refraccin es durable, requiere solo una gota de la muestra y da una buena aproximacin del valor de la diferencia de ndice de refraccin entre la lnea azul y la roja del hidrgeno que constituye una medida de la dispersin.

b.- Refractmetro de InmersinDa una presicin mayor en sus lecturas que cualquier otro tipo, excepto el refractmetro de interferencia. Como el ndice de refraccin cambia con la temperatura, debe escogerse una temperatura patrn. Mide concentraciones con ms precicin y facilidad, de soluciones acuosas y alcohlicas.

c.- Interfermetros

Utilizan el fenmeno de la interferencia para obtener ndices de refraccin diferenciales con precisin muy alta. La medicin ms exacta se basa en la interferencia de luz.

NDICE DE REFRACCIN (n)

Cuando un haz de luz que se propaga por un medio ingresa a otro distinto, una parte del haz se refleja mientras que la otra sufre una refraccin, que consiste en el cambio de direccin del haz. Para esto se utiliza el llamado ndice de refraccin del material, que nos servir para calcular la diferencia entre el ngulo de incidencia y el de refraccin del haz (antes y despus de ingresar al nuevo material).

El efecto de la refraccin se puede observar fcilmente introduciendo una varilla en agua. Se puede ver que parece quebrarse bajo la superficie. En realidad lo que sucede es que la luz reflejada por la varilla (su imagen) cambia de direccin al salir del agua, debido a la diferencia de ndices de refraccin entre el agua y el aire.

Se utiliza la letra n para representar el ndice de refraccin del material, y se calcula por la siguiente frmula:

n : ndice de refraccin del medio en cuestin

co : velocidad de la luz en el vaco (3x108 m/s)

v : velocidad de la luz en el medio en cuestin.

Es decir que es la relacin entre la velocidad de la luz en el vaco y en el medio.

Dado que la velocidad de la luz en cualquier medio es siempre menor que en el vaco, el ndice de refraccin ser un nmero siempre mayor que 1. En el vaco: n=1 , en otro medio: n>1

V. PARTE EXPERIMENTAL

5.1 Materiales

6 tubos de ensayo

2 pipetas

frasco lavador

1 gradilla

5.2 Reactivos

Agua destilada

Alcohol etlico

5.3 Equipo

Refractmetro

5.4 Procedimiento

Algunos laboratorios almacenan el refractmetro con un pedazo del tejido fino en el montaje del prisma para mantener el prisma de cristal del rasguo.

Abra el montaje del prisma y quite el tejido fino, compruebe que el prisma este limpio.

Utilice una pipeta para aplicar su muestra lquida al prisma.

Tenga cuidado de no tocar el prisma con el extremo de la pipeta, esto puede rasguar el cristal suave del prisma.

Cierre el montaje del prisma.

Encienda la lmpara usando el interruptor en el lado izquierdo. (en algunos modelos el interruptor puede estar en el cable)

Ajuste la lmpara para asegurar el brillo adecuado en el prisma de medicin.

Mire a travs del ocular.

Si usted est cerca ndice de refraccin de su muestra usted debe ver que la visin en el ocular demuestra una regin oscura en la regin inferior y ms clara en la tapa.

Si usted no ve una regin clara y oscura, d vuelta al tornillo del lado derecho del instrumento hasta que ocurra.

Antes de hacer el ajuste final, ser generalmente necesario ajustar la posicin de la lmpara y afilar la frontera entre las regiones ligeras y oscuras usando el dial del compensador en el frente del refractmetro.

Una vez que usted tenga una demarcacin quebradiza entre las regiones ligeras y oscuras, d vuelta al tornillo en el lado derecho para colocar la frontera exactamente en el centro de los retculos segn lo demostrado.

Para leer ndice de refraccin, presione el interruptor en el lado de la mano izquierda del refractmetro hasta que usted ve la escala a travs del ocular. La escala superior indica ndice de refraccin. Cuidadosamente interpolando usted puede leer el valor a la exactitud del lugar decimal 4. El ejemplo demostrado aqu tiene un ndice de refraccin de 1,4606.

Registre el ndice de refraccin en su cuaderno del laboratorio. Despus lea el termmetro y registre la temperatura.

Despus de que le acaben, limpie el refractmetro. Primero utilice un tejido fino al lenguado lejos ms de su muestra.

Entonces lave el prisma con un pequeo solvente, nosotros utilizan generalmente un alcohol simple tal como etanol para las muestras orgnicas de la limpieza.

Un movimiento suave ms bien que un movimiento del frotamiento se prefiere para reducir al mnimo la posibilidad daar el prisma.

Despus de que usted haya acabado el limpiar del prisma, coloque un tejido fino limpio en el ensamble. Cercirese que la luz se haya apagado.

VI. CLCULOS Y RESULTADOSNVOLUMEN DE ETANOL mlVOLUMEN DE AGUA mlINDICE DE REFRACCION

17.62.41.3581

26.083.921.3551

34.565.441.3520

43.046.961.3456

51.488.521.3371

60.010.001.3290

Datos bibliogrficos

Temperatura: 20C

Densidad del agua destilada a 20C: 1 g/ml

Densidad del alcohol etlico a 20C: 0.810 g/ml

ndice de refraccin del agua destilada a 20C: 1.333

ndice de refraccin del alcohol etlico a 20C: 1.362

Peso molecular del alcohol etlico: 46.07

Peso molecular del agua destilada: 18.016

Datos experimentales

Temperatura: 20C

ndice de refraccin del agua destilada a 20C: 1.3290

ndice de refraccin del alcohol etlico a 20C: 1.3581

Determinando el nmero de moles

w = masa

M = peso molecular Alcohol etlico

Agua destilada

NVOLUMEN DE ETANOL mlMASA DE ETANOL gMOLES DE ETANOL gVOLUMEN DE AGUA mlNASA DE AGUA gMOLES DE AGUA gMOLES TOTALES

17,66,1560,133622752,42,40,133214920,26683767

26,084,92480,10689823,923,920,217584370,32448257

34,563,69360,080173655,445,440,301953820,38212747

43,042,46240,05344916,966,960,386323270,43977237

51,481,19880,026021278,528,520,472912970,49893424

600010100,555062170,55506217

Determinando la fraccin molar

Alcohol etlico

Agua destilada

NFRACCION MOLAR DEL ETANOLFRACCION MOLAR DEL AGUAINDICE DE REFRACCION

10,500764190,499235811,3581

20,329442040,670557961,3551

30,209808650,790191351,352

40,12153810,87846191,3456

50,052153710,947846291,3371

6011,329

VII. CONCLUSIONES

Se realiz la grfica: fraccin molar de la mezcla del etanol(1)-agua(2) vs. El ndice de refraccin.

Determinamos el ndice de refraccin para la mezcla etanol(1)-agua(2) en proporciones de 9.6:0.4; 7.68:2.32; 5.76:4.24; 3.84:6.16; 1.92:8.08; 0.0:10, los resultados obtenidos fueron: 1.3581, 1.3551, 1.3520, 1.3456, 1.3371 y 1.3290 respectivamente. El anlisis cuantitativo de la fraccin molar de una mezcla etanol(1)-agua(2) con respecto al ndice de refraccin se puede observar en las figuras anteriormente presentadas.. VIII. DISCUSIN DE RESULTADO Debido a las diferentes condiciones con las que se realizo la prctica (presin y temperatura). , los datos obtenidos tienen una pequea varianza con los datos bibliogrficos.

Debido a las diferentes densidades la que cambia al atravesar la superficie que los separa tambin se da la diferencia de los datos.

El manejo de reactivos y materiales alteran los resultados hallados provocando as que las sustancias se contaminen.

IX. BIBLIOGRAFA MTODOS INSTRUMENTALES DE ANLISIS. Willard, Hobarth; Merritt, Lynnel; Dean, John. A.. Editorial Continental, S.A; Mxico, 1978. DICCIONARIO DE QUMICA Y PRODUCTOS QUIMICOS. Ediciones Omega. S.A; Barcelona, 1975. http://cursweb.educadis.uson.mx/payala/quimica_analitica2/Refractometria.htm

REFRACTOMETRIA (MEZCLA ETANOL-AGUA )

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