Refractometria

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  • 1. DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA ANALISIS INSTRUMENTAL REFRACTOMETRIAIntegrantes:•MAURICIO PROAÑO•BYRON RODRIGUEZ•CARLOS RIVADENEIRA
  • 2. REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LA LUZ Cuando la luz llega a la superficie de separación de dos medios dieléctricos, en parte se refleja y en parte se re- fracta. A continuación analizaremos estos dos fenómenos.
  • 3. REFLEXIÓN DE LA LUZ La reflexión se produce cuando la luz llega a la de separación y ‘rebota’ en ella, volviendo al primer superficie La velocidad de propagación no cambia. medio.Si la superficie está sufi-cientemente bien pulida(por ejemplo, un espejo)se produce una REFLE-XIÓN ESPECULAR.* ÁNGULO DE INCIDENCIA= ÁNGULO DE REFLEXIÓN* LOS DOS RAYOS ESTÁN EN EL MISMO PLANO
  • 4. REFLEXIÓN DE LA LUZLa reflexión se produce cuando la luz llega adesuperficie y ‘rebota’ en ella, volviendo alla separación propagación no cambia.La velocidad deprimer medio.Si la superfície es rugosa,se produce una REFLE-XIÓN DIFUSA: los rayossalen reflejados en todasdirecciones. La ley de lareflexión sigue siendo vá-lida, pero hay distintosángulos de incidencia.
  • 5. Refractometría Método instrumental basado en el fenómeno de la refracción. El fenómeno de la refracción se define como el cambio de velocidad que experimenta la radiación electromagnética al pasar de un medio transparente a otro.
  • 6. REFRACTOMETRÍA• 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 refracción, que consiste en el cambio de dirección del haz. Rayo incidente
  • 7. REFRACTOMETRÍA• 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 : índice de refracción del medio en cuestión n = ------ co : velocidad de la luz en el vacío (3x10 8 m/s) v v : velocidad de la luz en el medio en cuestión
  • 8. REFRACTOMETRÍA• Dado que la velocidad de la luz en cualquier medio es siempre menor que en el vacío, el índice de refracción será un número siempre mayor que 1. En el vacío: n=1 , en otro medio: n>1 Temperatura Presión• Este índice de refracciónLongitud de onda (l) depende de (DISPERSIÓN) Concentración especies ( si se trata de una mezcla)
  • 9. REFRACTOMETRÍA Se puede relacionar el índice de refracción de dos medios con el ángulo deincidencia en los mismos mediante la ley de Snell o ley de la refracción: n1 . sen q1  n2 . sen q2q1: ángulo entre el haz incidente y la normal (perpendicular) a la superficieq2: ángulo entre el haz refractado y la normal a la superficieEl ángulo de incidencia q1 es igual al ángulo de reflexión q1
  • 10. REFRACTOMETRÍA• Refracción Especifica: es la relación entre el índice de refracción y la densidad. También se conoce como la ecuación de Lorentz y Lorentz: η2 – 1 1 rD =---------- η2 + 2 ρ• La refracción especifica es muy útil como medio para la identificación de una sustancia y como un criterio de su pureza.
  • 11. REFRACTOMETRÍA• Utilidad refractometría: – Confirmar la identidad de un compuesto – Medir su pureza (conjuntamente con otras propiedades físicas) – Utilizarse como base para medir la concentración de una n mezcla binaria [ ] Componentes
  • 12. Tipos de Refractómetros El refractómetro es un aparato que nos permite medir de un Refractómetros modo sencillo y directo, sin necesidad de ningún tipo de cálculo, el índice Para medición del índice de de refracción de refracción un fluido. Analizar el Es posible Identificar una Verificar la pureza porcentaje de un Otros análisis catalogarlos de sustancia de una muestra soluto en una cualitativos acuerdo a su solución fundamento físico Desplazamiento Ángulo límite de imagen Refractómetros Refractómetros Refractómetros Refractómetros portátiles o de de Sobre mesa “en línea” diferenciales mano
  • 13. Ángulo límite o críticoEn estos aparatos se observa el campo delocular dividido en una zona obscura y otraclara. La separación entre ambascorresponde al rayo límite.El rayo límite se puede visualizar en elesquema siguiente. La luz pasa a través deuna capa delgada de muestra (0,1 mm) yentra en el prisma de difracción P2. El prismaP1 es de difusión de manera que muestrauna superficie rugosa y actúa como fuente deun número infinito de rayos que entran en lamuestra en todas direcciones. La radiaciónque únicamente roza la superficie del prismaP2 penetra en él formando un ángulo Icllamado ángulo límite o crítico y su valordepende de la longitud de onda y de losíndices de refracción de la muestra y delprisma. Ningún rayo puede formar un ángulosuperior al límite ya que la fuente de talesrayos no penetra en el prisma y todos losdemás rayos que penetran en el prisma serefractan según ángulos menores (a laderecha), que el ángulo límite, e iluminaránla parte derecha del ocular. La zona de laizquierda permanece obscura ya que no serefractan rayos a ángulos superiores al límite.La medida de este ángulo permite medir elíndice de refracción de la muestra.
  • 14. Refractómetros de sobre-mesa Refractómetro de ABBE • Son instrumentos óptico-mecánicos • Es el de mayor uso • De gran precisión de los resultados y simplifica extraordinariamente el trabajo Refractómetros digitales automáticos • Son instrumentos electrónicos en estado sólido • Automáticos, incorporan un programa informático flexible • Se han concebido principalmente para usarlos en aplicaciones de control de calidad. Refractómetro de Pulfrich • Se usa sobre todo para medidas precisas en disoluciones o líquidos muy volátiles, reactivos o higroscópicos. • Los sólidos o líquidos con índices entre 1,33 y 1,86 pueden ser determinados en un amplio intervalo de temperaturas.
  • 15. Este instrumento resulta de muchautilidad práctica en determinacionesde aceites alimenticios, aceiteslubricantes, grasas, líquidos orgánicosen general, solucionesazucaradas, alcohólicas, etéreas, cristales de óptica, resinas, plásticos, etc.
  • 16. Refractómetros portátiles o de mano • Hacer mediciones fuera del laboratorio o en el campo tiene muchas ventajas: le ahorra tiempo, le permite hacer ajustes sobre la marcha y no hay que preocuparse por el transporte de muestras al laboratorio. • Es el más simple de todos. Requiere sólo 10-15 ml. de muestra. En 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.
  • 17. Refractómetros de desplazamiento de imagen En estos aparatos se mide el desplazamiento del rayo refractado en relación al rayo incidente, en vez de medir el desplazamiento de la línea de separación entre la zona clara y obscura debido al ángulo límite.Entre estos aparatos están los refractómetros diferenciales.Refractómetros diferenciales• Se emplean primariamente para el análisis de mezclas líquidas.• Se aplican a cualquier mezcla cuyo índice de refracción es una función simple de la composición.• En la medida de los índices de refracción siempre es un problema la temperatura que debe controlarse cuidadosamente.• Estos instrumentos emplean una sola célula a través de la cual la luz es transmitida.
  • 18. Realización de análisis mediante refractometría en laboratorio
  • 19. APLICACIONESRefractómetros: Determinar la concentración de los sólidosdisueltos en una solución.Por lo tanto, aumentos en concentración harán que el índicede refracción se incremente.Conociendo la composición química dela solución, se puede derivar unaescala que convertirá el índice derefracción en la concentración de lasolución. (escala Brix)
  • 20. 1. FABRICACIÓN DELCAUCHO Un cambio Pureza: de 0.1% es - butadieno detectable (n=1.5434) por- estireno (n=1.4120) refractometrí a
  • 21. 2. INDUSTRIAALIMENTARIA Refractometria de líquidos se utiliza en el análisis de alimentos con fines: Determina ción cuantitativ Identifica a de ciertos ción componen tes Control Caracteriz de ación Pureza
  • 22. Ejemplo:-Comprobar el aguado de la leche.-Determinación (alta) contenido en alcohol deaguardientes y cervezas-Determinación (alta) contenido de agua en la miel.IMPORTANCIA: > determinación de extractosde productos alimenticios, constituidosprincipalmente por azúcar.
  • 23. 3. VARIACIÓN DE LA[DISOLUCIONES] La Ejemplo: - El n de una disolución de sacarosaconcentració aumenta 0,0002 unidades por un n en incremento de la [0,1%].azúcar, salm - Detectan cambios de 0,02% en la [HNO3]. ueras y - Incluso más sensibilidad se puede ácidos conseguir en las medidas de las [ ]. IMPORTANTE: Refractómetros de ángulo critico.