Transcript REFRACTOMETRÍA Licda. Katia Eunice Leyton

ANÁLISIS
INSTRUMENTAL
26/03/2014
La Química Analítica, se ocupa de los
métodos para la determinación
química de la materia.
Estos métodos pueden agruparse en:
 Cuantitativos
 Cualitativos
Pueden ser métodos clásicos que son
los más básicos y utilizados desde el
principio de la química.
Métodos Instrumentales, en donde se
utilizan aparatos más complejos.
SEÑAL
MÈTODO
Emisión de radiación
Espectroscopia de emisión (rayos X, visible,
de electrones, Auger); fluorescencia,
fosforescencia y luminiscencia (rayos X, UV y
visible)
Adsorción de radiación
Espectrofotometría y fotometría (rayos X,
UV, visible, IR); espectroscopia foto acústica;
resonancia magnética nuclear y
espectroscopia de resonancia de espín
electrónico.
Dispersión de la radiación
Turbidimetría; nefelometría; Espectroscopia
Raman.
Refracción de la radiación
Difracción de la radiación
Refractometría; Interferometría
Métodos de difracción de rayos X y de
Electrones
Rotación de la radiación
Polarimetría; Dispersión rotatoria óptica;
dicroísmo circular
Radiactividad
Métodos de activación y dilución isotópica
REFRACTOMETRÍA
Katia Eunice Leyton
2014
OBJETIVOS:
Comprender los principios básicos de la
Radiación electromagnética, la Velocidad de
la luz, el Índice de refracción, la Ley de Snell y las
variables que afectan el índice de refracción.
 Conocer los diferentes instrumentos que miden
índice de refracción.

Enlistar y describir los componentes básicos
de un Refractómetro.

Nombrar las aplicaciones de la Refractometría
en el análisis químico cualitativo y cuantitativo
de alimentos y medicamentos.

REFRACTOMETRÍA
Radiación Electromagnética
FENÓMENOS DE
LA RADIACIÓN
Radiación de Luz
Transmisión
Absorción
Refracción
Reflexión
Velocidad de la Luz

La luz se propaga a una
velocidad tan grande que
se pensó se propagaba
instantáneamente.

La Velocidad de la luz es
la mayor que se conoce.

Su valor en el vacío es
2,997925x108 m/s,
prácticamente:
3x108 m/s ó 3x1010cm/s
Velocidad de la Luz
Su máximo valor
corresponde al vacío,
y en cualquier otro
medio su velocidad va
a ser menor.
 La velocidad de la
radiación disminuye
debido a la
interacción de las
moléculas ,iones o
átomos con la
radiación
electromagnética.

REFRACCIÓN :
Es el cambio de
dirección que
experimenta la
radiación
electromagnética al
pasar de un medio a
otro de diferente
densidad.
Índice de Refracción
La radiación o un haz
de luz interacciona con
la materia y por ello el
índice de refracción de
un medio es una
medida que determina
la reducción de la
velocidad de la luz al
propagarse en éste
cuando se compara
con la velocidad de la
luz en el vacío.
INDICE DE REFRACCIÒN
Dicho cambio de velocidad se manifiesta en
una variación en la dirección de propagación.
Ley de Snell
Sen θ1 = cte.
, n = sen θ1
Sen θ2
sen θ2
Esta cte. es característica de ambos medios y por
lo tanto para cada par de sustancias tiene un
valor diferente.

Índice de Refracción

Cada medio, cada material posee un índice de
refracción característico (n) que mide la relación
entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad
de la luz en la sustancia.

Se calcula mediante la siguiente fórmula:
c0
n = -----v
n : índice de refracción del medio en cuestión
co : velocidad de la luz en el vacío (3x10 8 m/s)
v : velocidad de la luz en el medio en cuestión
Indice de Refracciòn
LEY DE SNELL:
n1 senθ1 = n2 senθ2
donde n1 y n2 son los índices de refracción
de cada medio, θ1 y θ2 son los ángulos
incidente y refractado respectivamente.
*
Índice de Refracción

SUSTANCIAS
ISOTRÓPICAS.
Aquellas que tienen
un solo índice de
refracción

SUSTANCIAS
ANISOTROPICAS
Aquellas que tienen
más de un índice de
refracción.
*
Índice de Refracción
Absoluto
Índice de Refracción
Relativo
La razón entre la velocidad de
propagación en el medio 1 y en el
medio 2
n1 senθ1 = n2 senθ2
 Dado
que la velocidad de la luz en
cualquier medio es siempre menor
que en el vacío, el índice de
refracción tendrá un valor siempre
mayor que 1 .
 En
el vacío: n=1 , en otro medio:
n>1
REFRACCIÒN ESPECÌFICA


Es una medida del medio electrónico de una
sustancia analizada.
n depende de la densidad y puede ser
afectado por la disposición de los electrones
en el medio que atraviesa la radiación.
r = n2 - 1 . 1
n2 +2 
*La refracción específica es muy útil como medio para la
identificación de una sustancia y como un criterio de su
pureza.
REFRACCIÒN MOLAR
Esta es valiosa en estudios estructurales y para
proporcionarnos conocimientos sobre la
naturaleza de los enlaces químicos y puede
calcularse de 2 formas:
a) Matemáticamente:
R = r . PM (mL/mol)
b) Sumatoria de las Refracciones atómicas
Variables que afectan
las mediciones de n:




Temperatura
Presión
Longitud de onda (l)
Concentración ( si se
trata de una mezcla)

CORRECCIÒN DEL
n real = n obs +
n
=
real
n
n EXPERIMENTAL:
ΔTº x FC
n obs +(Tº exp–Tºteòrica)x(4x10-4)
20
A
D
20 ºC
y a
λ = 589 nm
INSTRUMENTOS QUE
MIDEN EL INDICE DE
REFRACCIÓN.
Los que miden el
ángulo Crítico:
 Refractómetro de
Abbe.
 Refractómetro de
Inmersión.
 Refractómetro de
Pulfrich.
Los que miden la
interferencia de la
luz:
 Interferómetro
DIAGRAMA EN BLOQUE
1
2
3
4
5
FUENTES DE RADIACIÒN
Son fuentes de luz blanca:



Línea D : que es una
lámpara de vapor de
Sodio (λD= 589 nm) *
Línea C y F: de una
fuente de Hidrógeno
( λC = 656 nm) y
( λF = 486 nm)
Línea G :de una fuente
de Mercurio ( λ = 435
nm)
* La mas utilizada
PRISMAS



Prisma Primario y
Prisma Secundario.
Estos pueden ser
de sílica o resina.
Sobre el primero se
coloca la Muestra.
PRISMA DE AMICI


Son prismas
compensadores de la
radiación .
Compensan las
diferencias que hay
en el grado de
refracción de los
rayos de diferentes λ
que componen la luz
blanca.
*
OCULAR
DETECTOR
REFRACTÓMETROS
Algunos laboratorios almacenan el
refractómetro con un pedazo de
tejido fino en el montaje del prisma
para mantener el prisma de cristal
sin rasguños.
Abra el montaje del prisma y quite
el tejido fino.Compruebe que el
prisma este limpio.
Utilice un gotero para aplicar su
muestra líquida al prisma.
Tenga cuidado de no tocar el
prisma con el extremo del gotero ,
esto puede rasguñar el cristal
suave del prisma.
Cierre el montaje del
prisma.
Encienda la lámpara usando el
interruptor en el lado izquierdo.
(en algunos modelos el
interruptor puede estar en el
cable)
Mire a través del
ocular.
Si usted está cerca índice de
refracción de su muestra usted
debe ver que la visión en el
ocular demuestra una región
oscura en la región inferior y más
clara en la tapa.
Si usted no ve una región clara
y oscura, dé vuelta al tornillo
del lado derecho del
instrumento hasta que ocurra.
Una vez que usted tenga una
demarcación entre las regiones
claras y oscuras, dé vuelta al
tornillo para colocar la frontera
exactamente en el centro de los
retículos según lo demostrado.
Para leer índice de refracción,
vea usted la escala a través del
ocular. La escala superior indica
índice de refracción.
Cuidadosamente interpolando
usted puede leer el valor a la
exactitud del lugar decimal 4. El
ejemplo demostrado aquí tiene
un índice de refracción de
1,4606. Luego tome nota de la
Temperatura.
MÉTODOS DEL ÁNGULO
CRITICO
El método del ángulo crítico es el
que se usa comúnmente y por ello
se discute en primer lugar. Se
describirán
tres
instrumentos
típicos: los refractómetros de
Pulfrich, de Abbe y de inmersión.
3
REFRACTÒMETRO DE ABBE
REFRACTOMETRO DE ABBE
Este refractómetro, basado también en el
principio del ángulo límite, está ideado para
realizar la operación con comodidad y rapidez.
Requiere sólo cantidades muy pequeñas de la
muestra y da una precisión del orden de
±2 x l0-4. La escala está graduada directamente
en índices de refracción para las líneas D a
20° C. En su forma usual se puede usar con luz
de sodio . Los modelos de alta precisión se
limitan en general al uso de luz de sodio, aunque
los fabricantes suministran tablas de corrección
para las líneas C y F.
REFRACTÒMETRO DE INMERSIÒN
Es el más simple de todos. Requiere sólo 10-15
ml de muestra. El prisma simple va montado en
un telescopio que contiene el compensador y el
ocular. La escala se sitúa debajo del ocular
dentro del tubo. La superficie inferior del prisma
se sumerge en un pequeño vaso que contiene a
la muestra, con un espejo debajo para reflejar la
luz hacia arriba a través del líquido.
REFRACTOMETRO DE INMERSIÒN
El principio del refractómetro de inmersión es el mismo
que el de los aparatos de Pulfrich y Abbe. Su nombre
proviene de que el prisma de refracción está sujeto
rígidamente al objetivo del anteojo y se sumerge en el
líquido cuyo índice de refracción se mide. Se hace la
lectura de la posición de la línea divisoria entre las
porciones oscura y brillante del campo sobre una
escala en el plano focal del anteojo mientras el prisma
está sumergido en el líquido. Las lecturas de la escala
se transforman en los índices de refracción
correspondientes mediante las tablas suministradas con
el instrumento.
REFRACTOMETRO DE PULFRICH
El refractómetro de Pulfrich es útil para la
medición del índice de refracción de
muestras sólidas o líquidas. Con gran
cuidado en el uso del instrumento y con los
ajustes mejores posibles, se alcanza una
precisión del orden de 1 x 10-4 en el índice
de refracción. La diferencia del índice entre
dos muestras cuyos índices difieren muy
poco, se puede determinar con un error de
± 2x 10-5.
APLICACIONES
La
Refractometría
tiene
variadas
aplicaciones en el aspecto cualitativo y
cuantitativo, en el análisis de los alimentos.
Esta técnica es usada con fines de
identificación y caracterización de aceites y
grasas, en el control de la pureza de los
alimentos, en la medición de jugos
azucarados, determinación aproximada del
contenido
de
alcohol
en
licores,
concentraciones de azúcar ,entre otros.
Es por todas estas razones, además
de otras como la facilidad de uso del
refractómetro, el uso de poca muestra,
la obtención de resultados al
momento, etc. que el conocimiento de
la refractometría es de suma
importancia al momento de analizar
alimentos y fármacos como jarabes.
Aplicaciones Industriales
◦ Fabricación del caucho: pureza butadieno
(n=1.5434)y estireno (n=1.4120). Un cambio de
0.1% es detectable por refractometría.
◦ Industria alimentaria: aceite de semilla de soja o del
aceite de semilla de algodón con índices de 1,47. El
producto final para producir margarina tiene 1,43.
◦ Variación de la concentración de disoluciones.
 Índice de refracción muy sensible a estos cambios.
 Ejemplos:
◦ n de una disolución de sacarosa aumenta 0,0002
unidades por un incremento de la concentración
de 0,1%.
◦ Se detectan cambios de 0,02% en la
concentración de ácido nítrico por el mismo
procedimiento, e incluso más sensibilidad se
puede conseguir en las medidas de las
concentraciones de ácido sulfúrico.
Hay gran diferencia entre los índices de
refracción de los compuestos aromáticos y
los saturados; los primeros tienen índices de
alrededor de 1,50 y los segundos, 1,40.
 Las mezclas alcohol-agua pueden también
ser medidas. El agua tiene un índice de
1,33299, el metanol, 1,32920, el etanol
1,36176 y el isopropanol 1,37757; se puede
determinar concentraciones acuosas de
estos alcoholes.

El índice de refracción se determina comúnmente
como parte de la caracterización de muestras
líquidas, algo similar a lo que ocurre con el punto de
fusión de muestras sólidas. El índice de refracción
también se utiliza comúnmente para:
 Identificar o confirmar la identidad de una muestra
comparando su índice de refracción a los valores
conocidos.
 Determina la pureza de una muestra comparando su
índice de refracción al valor para la sustancia pura.
 Determina la concentración de un soluto en una
solución comparando el índice de refracción de la
solución a una curva estándar (sal, azúcar, alcohol,
etc.)
end