Presentación de PowerPoint - luisartica · REFRACTOMETRIA 24/04/2016. REFRACTOMETRÍA 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI 2013 3. Cuando un haz de luz que se propaga por un medio ingresa

Luis Artica Mallqui

REFRACTOMETRIA

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LUIS ARTICA MALLQUI 2013 2

REFRACTOMETRIA

24/04/2016

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. Para esto se utiliza el llamado índice de

refracción del material, que nos servirá para calcular la

diferencia entre el ángulo de incidencia y el de refracción

del haz (antes y después de ingresar al nuevo material).

Indice de Refracción

FUNDAMENTO


El efecto de la refracción se puede observar fácilmente

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 dirección al salir del agua,

debido a la diferencia de índices de refracción entre el

agua y el aire.


Se utiliza la letra n para representar el índice de refracción

del material alimenticio, y se calcula por la siguiente

fórmula:

n : índice de refracción del medio alimenticio

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

v : velocidad de la luz en el medio alimenticio

Velocidad de la luz en el vacío(co)n =-------------------------------------------

Velocidad de la luz en el medio(v)

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>124/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI 2013 6

Índice de refracción

i

r

Aire

Medio del índice n

n =Sen iSen r

Sen i

n = ---------------

Sen r

1°


Ley de SNELL

n1 Sen r =n 2 Sen i

i

r

Medio 1

Medio 2

2°

n1 Sen i------ = ---------------

n2 Sen r


RefracciónFenómeno luminoso

Haz de luz

PRISMA

Colores

Línea D 589 nm 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI 2013 9

La medición de n se realiza con la línea espectral de la luz amarilla

del sodio(línea D, 589 nm) y a T= 20, 25 ó 40 ºC y se denota:

nDT


Reflexión

total

Medio I

Medio II

Reflexión


Definición

Es un método

analítico físico


REFRACTOMETRÍA

REFRACTOMETRÍA


REFRACTOMETRÍA


REFRACCIÓN :

Cambio de

dirección que

experimenta la

radiación

electromagnética

al pasar de un

medio a otro de

diferente densidad.


Radiación Electromagnética


FENÓMENOS DE LA RADIACIÓN

Radiación de Luz

Absorción

Refracción

Transmisión

Reflexión


Velocidad de la Luz La luz se propaga a una

velocidad tan grande quese pensó se propagabainstantáneamente.

La Velocidad de la luz es lamayor que se conoce.

Su valor en el vacío es2,997925x108 m/s,prácticamente:

3x108 m/s ó3x1010cm/s

Con esta velocidad un rayode luz luminoso puederecorre el ecuador terrestre

8 veces en 1 segundo.


Velocidad de la Luz

Su máximo valorcorresponde al vacío,y en cualquier otromedio su velocidad vaa ser menor.

La velocidad de laradiación disminuyedebido a la interacciónde las moléculas,iones o átomos con laradiaciónelectromagnética.


Índice de RefracciónPor lo que se dice que

la radiación actúa 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.24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI 2013 21

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

n =

c0 ------

v

n : índice de refracción del medio en cuestión co : velocidad de la luz en el vacío (3x108 m/s) v : velocidad de la luz en el medio en cuestión

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:



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.


REFRACCCIÒN MOLAR

Esta es valiosa en estudios estructurales y paraproporcionarnos conocimientos sobre la naturalezade los enlaces químicos y puede calcularse de 2formas:

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 EXPERIMENTAL:

n real = n obs + Tº x FC

n real = n obs +(Tº exp–Tºteòrica)x(4x10-4)

n20

D

A 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 prismascompensadores de laradiación .

Compensan las diferenciasque hay en el grado derefracción de los rayos dediferentes λ quecomponen la luz blanca.


OCULAR


DETECTOR


REFRACTÒMETROS




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.


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

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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.


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