Informe Ii Instrumental I.docx

UNIVERSIDAD SANTA MARIA FACULTAD DE FARMACIA V SEMESTRE ANÁLISIS INSTRUMENTAL I

REFRACTOMETRÍA

Prof. Omar Martines

Bachilleres: Mohamed Beyrouti 26.958.297 Verusska Urbano

INTRODUCCIÓN

Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro de distinta naturaleza sufre una desviación, el fenómeno de la refracción está basado en el cambio de velocidad que experimenta la radiación electromagnética al pasar de un medio a otro, como consecuencia de su

interacción con los átomos y

moléculas del otro medio, dicho cambio de velocidad se manifiesta en una variación en la dirección de propagación. En el momento en que la radiación electromagnética atraviesa un límite entre dos medios, cambia su velocidad de propagación, si la radiación incidente no es perpendicular al límite, también cambia su dirección. El cociente entre la velocidad de propagación en el espacio libre (vacío) y la velocidad de propagación dentro de un medio se llama índice de refracción del medio. Al tratarse de una relación, el índice de refracción no tiene unidades y el mínimo valor que puede tomar es 1, porque la luz no se puede mover en ningún medio más rápido que en el vacío. La medida del índice de refracción permite determinar la concentración de disoluciones acuosas. Este procedimiento analítico se utiliza, además de en análisis clínicos, en procesos de control de calidad para determinar de forma fácil y rápida, por ejemplo, la concentración de azúcar en zumos, el refractómetro es el aparato que se utiliza para determinar índices de refracción. Los refractómetros son los instrumentos que emplean este principio de refracción ya sea el de refracción, (empleando varios prismas), o el de angulo critico, (empleando solo un prisma), y su escala primaria de

medición es el índice de refracción, a partir de la cual se construyen las diferentes escalas específicas En la actualidad la determinación directa para análisis, ha sido superada por la información obtenida por otras técnicas, no obstante es ampliamente utilizada como herramienta de los detectores de muchos aparatos modernos como cromatógrafos, entre otros.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

- Desarrollar conocimientos sobre refractómetro

OBJETIVOS ESPECIFICOS

-Conocer la refractómetro -Identificar los Tipos de Refractómetros -Realizar lecturas de índice de refracción de distintas sustancias de manera adecuada.

MARCO TEORICO

REFRACTOMETRÍA

La refractometria es un proceso de medición, por medio del cual se determina un valor específico de una sustancia, compuesto, medio o cuerpo, conocido como índice de refracción, la cual se relaciona directamente con la densidad de este medio, compuesto, sustancia o cuerpo. Para emplear este principio se utiliza la refracción de la luz, ((la cual es una propiedad física fundamental de cualquier sustancia), y la escala de medición de este principio se llama índice de refracción.

REFRACCIÓN

La refracción es la desviación que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio transparente de densidad determinada a otro cuya densidad es distinta de la del anterior. Si bien este fenómeno se presenta generalmente al paso de un medio a otro, existe un caso en el que dicho paso no implica refracción, que es cuando la incidencia se produce perpendicularmente a la superficie de separación de ambos medios. La refracción es fundamental para la explicación de los procesos que experimenta la luz en prismas y lentes de todo tipo. Mientras que la luz se propaga con velocidades diferentes dependiendo de la densidad del medio por el que lo hace (cuanto mayor es la densidad de éste tanto más lenta es la propagación de la luz), la intensidad del fenómeno de la refracción depende del grado de la variación de la velocidad de propagación, cuanto mayor es éste tanto mayor es la refracción que experimenta el rayo y en consecuencia tanto mayor es el poder de refracción del medio.

La medida relativa de la variación entre dos medios tomando uno fijo como referencia se le conoce como índice de refracción n y en general está expresado con respecto al aire. El instrumento para medir n, es básicamente un sistema óptico que busca medir el ángulo que se ha desviado la radiación, utilizando para ello dos prismas, uno fijo de iluminación sobre el cual se deposita la muestra y uno móvil de refracción. Los prismas están rodeados de una corriente de agua termostatizada, ya que la temperatura es una de las variables que afecta a la medida. Cuando la luz pasa de un medio a otro, o del vacío a un medio material ocurre varios fenómenos, de los cuales puede usarse cualquiera como base demedición del índice de refracción del medio. La velocidad de propagación cambia; cierta cantidad de luz se pierde por reflexión; si la luz incidente no es perpendicular a la superficie límite entre los dos medios, cambia la dirección de propagación y aparecen ciertos efectos de polarización y, por último, en determinados ángulos de incidencia puede ocurrir reflexión total. Como todos estos efectos varían con la longitud de onda de la luz, el índice de refracción es una función de la longitud de onda. La variación del índice de refracción con la longitud de onda se llama dispersión.

PRINCIPIO DE REFRACCIÓN La luz se mueve a diferentes velocidades en diferentes materiales. Si un rayo de luz con una longitud de onda definida en un ángulo fijo cruza un superficie límite entre dos materiales diferentes el ángulo del rayo cambiará de acuerdo con el índice de refracción de los medios el uno con el otro. En condiciones constantes con características de material conocidas se puede determinar el índice de refracción de un segundo medio desconocido mientras el ángulo de refracción y el índice de refracción del material conocido. Para esta determinación se emplea la ley de Snell, la misma afirma que la multiplicación del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separa tris de dos medios.

Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe.

REFRACTÓMETRO 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 l04 . 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 o con luz blanca. 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. En este instrumento, se mantiene una capa fina del líquido que se mide contrala hipotenusa del prisma de refracción P, mediante el prisma auxiliar P', cuya hipotenusa está finamente esmerilada. Se ilumina el prisma auxiliar y la luz que se difunde en la superficie esmerilada choca en ángulos diversos sobre el límite entre el líquido y el prisma principal. Esta luz entra en el prisma de refracción en ángulos que varían hasta el ángulo límite. Por consiguiente, cuando se mira con un anteojo la luz que emerge del prisma de refracción, seve un campo dividido, que se halla en parte oscuro y en parte iluminado conuna línea divisoria neta entre las dos porciones. En el refractómetro de Abbe se miden las muestras sólidas quitando el prisma auxiliar y colocando la muestra con contra el prisma de refracción, con un líquido de contacto, como en el refractómetro de Pulfrich. Una ventaja peculiar del refractómetro de Abbe es que en esta forma puede medirse el índice de refracción de muestras opacas, aunque en este caso hay que tener el cuidado especial de evitar películas superficiales que tengan un índice diferente del de la muestra.

El refractómetro de Abbe sólo puede utilizarse para líquidos cuyo índice de refracción sea inferior a aquél del vidrio flint (n = 1,7). Más allá de este valor, los rayos próximos del rayo rasante experimentarían una reflexión total, lo que provocaría la imposibilidad de la medición, esta limitación no es un impedimento en la práctica, pues pocos líquidos poseen un índice de reflexión superior a aquél del vidrio flint. Por otro lado el índice de refracción también varía en función de la temperatura, un sistema de termostato, constituido por una circulación de agua en el seno del sistema óptico, permite regular este efecto.

UTILIZACIÓN DE LUZ BLANCA

El dispositivo de base solo es utilizable con una luz monocromática, ya que el índice de un material, sobre todo aquel del vidrio flint, depende de la longitud de onda. La raya D del sodio (longitud de onda 589 nm) ha sido elegida históricamente, a causa del carácter monocromático de la luz de las lámparas de vapor de sodio, y de la facilidad para obtener una buena intensidad lumínica. Para trabajar en luz blanca, otros dos prismas se posicionan entre el vidrio flint y la lente colimatriz de manera que los rayos de colores diferentes converjan tras su trayectoria. Este dispositivo se denomina compensador. La consecuencia es la obtención de un sistema acromático, utilizable en luz blanca. Los refractómetros actuales funcionan con luz natural o con la iluminación de una lámpara blanca. La luz llega a través de una ventana sobre una superficie de entrada del prisma superior. La superficie inferior de éste no está pulida para evitar las reflexiones secundarias.

FACTORES QUE AFECTAN LA MEDICIÓN DEL INDICE LOS DE REFRACCIÓN Las variables que afectan la medición del índice de refracción son: Temperatura, Longitud de onda y Presión estas variables se pueden controlar experimentalmente. TEMPERATURA. Cuando variamos la temperatura en un medio, también varía su densidad esto influye en el índice de refracción. Entonces para realizar las mediciones correctas del índice de refracción, esta variable debe modificarse. LONGITUD DE ONDA. El índice de refracción de un medio transparente disminuye al aumentar al aumentar la longitud de onda, este efecto se conoce como dispersión normal. La Dispersión cuando se separan las longitudes de onda en una mezcla que las contiene. Los fenómenos de dispersión hacen que sea necesario reportar la longitud de onda empleada, cuando se reporta un índice de refracción. Por lo general en refractometría se usa la línea D de una lámpara de vapor de sodio (longitud de onda = 589nm) y entonces el índice de refracción se escribe en ND, también se reporta la temperatura el °C a la que se llevo a cabo la determinación anotándose con superíndices, ejemplo: ND20. Otras líneas usadas para el índice de refracción son la C y F de una fuente de hidrogeno (longitud de onda = 656nm y 486nm) y la línea G del mercurio (longitud de onda= 436nm). PRESIÓN. Cuando la presión aumenta entonces también aumenta el índice de refracción de una sustancia porque esta provocándose un aumento en la densidad de la sustancia. Este efecto es más mencionado para los gases, por eso la variación de la presión atmosférica solo importa para determinaciones precisas con gases y para mediciones más exigentes con líquidos y sólidos.

MARCO METODOLÓGICO

MATERIALES Y EQUIPOS

-Beacker

-Nitrobenceno

-Gotero capilar

-Acetato de Etilo

- Alcohol Isopropilico

- Agua

-Azúcar

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

1) Tomar una pequeña parte de la solución a estudiar. 2) Asegurar que el refractómetro este libre de impurezas con un trapo y alcohol. 3) Colocar de 2 a 3 gotas de la sustancia en el refractómetro, cerrar y encender la luz. 4) Manipular el refractómetro observando a través del visor como se aclara la imagen. 5) Hacer que el horizonte de la mancha negra este exactamente sobre la “x” marcada en el óptico. 6) Alli con una vista nítida y con el horizonte sobre la “x” sabremos que índice de refracción posee la sustancia.

TABLA DE RESULTADOS

Sustancia

Índice de Refracción

Temperatura °C

Agua

1.3330

20

Acetato de Etilo

1.3720

30

Nitrobenceno

1.5470

28,3

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En la práctica se realizó la medición de índices de refracción de distintas sustancias y además se varió la concentración de una de ellas con la intención de comprobar si existía relación entre las concentraciones de las mismas y su índice de refracción, además de los demás factores que influyen en este. En primer lugar tenemos la presencia de sustancias con diferentes temperaturas y viscosidades y se puede observar como este factor es directamente proporcional al índice de refracción, a mayor viscosidad mayor índice de refracción, siendo el Agua la sustancia menos viscosa y por lo tanto la del menor índice de refracción, seguida por la solución de sacarosa, tartrato, etanol y por último, el aceite de oliva el mas viscoso y por lo tanto el de mayor índice de refracción. En cuanto a la solución de sacarosa, se tomaron 4 diluciones de la misma para comprobar si el índice de refracción se vería afectado por la concentración. Efectivamente se pudo observar que la concentración varió todos los índices de refracción aunque la temperatura de la solución no sufrió cambios.

CONCLUSIÓN

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo 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 señalada.

El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio, será veces más grande que el número de onda en el vacío.

El índice de refracción se ve afectado por distintos factores presentes en la sustancia como lo son la viscosidad, la temperatura o la concentración.

Esta práctica es importante para nuestra carrera ya que son conocimientos básicos para el profesional farmacéutico, así como el correcto uso de equipos como el refractómetro.

BIBLIOGRAFÍA

 RODRIGUEZ, Licesio. TECNICAS INSTRUMENTALES EN FARMACIA. http://campus.usal.es/~licesio/1314Tif/1314_TIF_03.pdf. Salamanca, 2014  ALMEIDA, Christian. REFRACTOMETRIA, INDICE DE REFRACCION. http://www.monografias.com/trabajos59/refractometria/refractom etria2.shtml. 2008

ANEXOS

Refractómetro ABBE