REFRACTOMETRIA Luis Artica Mallqui

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1 REFRACTOMETRIA Luis Artica Mallqui 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

2 REFRACTOMETRIA 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

3 REFRACTOMETRÍA 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

4 FUNDAMENTO Indice de Refracción 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). 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

5 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

6 Se utiliza la letra n para representar el índice de refracción del material alimenticio, y se calcula por la siguiente fórmula: Velocidad de la luz en el vacío(co) n = Velocidad de la luz en el medio(v) n : índice de refracción del medio alimenticio c o : velocidad de la luz en el vacío (3x10 8 m /s) v : velocidad de la luz en el medio alimenticio 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 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI medio: n>1

7 Índice de refracción 1 Aire i Medio del índice n r Sen i n = Sen r n = Sen i Sen r 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

8 Ley de SNELL 2 n1 Sen r =n 2 Sen i i Medio 1 Medio 2 r n1 Sen i = n2 Sen r 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

9 Refracción Fenómeno luminoso Haz de luz Colores PRISMA 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI Línea 2013D 589 nm 9

10 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: n D T 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

11 Reflexión Medio I Reflexión total Medio II 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

12 REFRACTOMETRÍA Definición Es un método analítico físico 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

15 REFRACCIÓN : Cambio de dirección que experimenta la radiación electromagnética al pasar de un medio a otro de diferente densidad. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

16 Radiación Electromagnética 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

17 FENÓMENOS DE LA RADIACIÓN Radiación de Luz Absorción Transmisión Refracción Reflexión 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

18 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 2,997925x10 8 m/s, prácticamente: 3x10 8 m/s ó 3x10 10 cm/s Con esta velocidad un rayo de luz luminoso puede recorre el ecuador terrestre 8 veces en 1 segundo. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

19 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

20 Índice de Refracción Por 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

21 INDICE DE REFRACCIÒN Dicho cambio de velocidad se manifiesta en una variación en la dirección de propagación. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

22 Ley de Snell Sen θ1 = cte. Sen θ2, n = sen θ1 sen θ2 Esta cte. es característica de ambos medios y por lo tanto para cada par de sustancias tiene un valor diferente. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

23 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: n = c v n : índice de refracción del medio en cuestión c o : velocidad de la luz en el vacío (3x10 8 m /s) v : velocidad de la luz en el medio en cuestión 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

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25 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

26 Índice de Refracción SUSTANCIAS ISOTRÓPICAS. SUSTANCIAS ANISOTROPICAS Aquellas que tienen un solo índice de refracción Aquellas que tienen más de un índice de refracción. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

27 Índice de Refracción Absoluto 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

28 Índice de Refracción Relativo La razón entre la velocidad de propagación en el medio 1 y en el medio 2 n1 senθ1 = n2 senθ2 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

29 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 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

31 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 = n n 2 +2 *La refracción específica es muy útil como medio para la identificación de una sustancia y como un criterio de su pureza. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

32 REFRACCCIÒN 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 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

33 Variables que afectan las mediciones de n: Temperatura Presión Longitud de onda (l) Concentración ( si se trata de una mezcla) 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

34 CORRECCIÒN DEL n EXPERIMENTAL: n real = n obs + Tº x FC n real = n obs +(Tº exp Tº teòrica )x(4x10-4 ) n 20 D A 20 ºC y a λ = 589 nm 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

35 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 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

36 DIAGRAMA EN BLOQUE /04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

37 FUENTES DE RADIACIÒN Son fuentes de luz blanca: Línea D : que es una lámpara de vapor de Sodio (λ D = 589 nm) * Línea C y F: de una fuente de Hidrógeno ( λ C = 656 nm) y ( λ F = 486 nm) Línea G :de una fuente de Mercurio ( λ = 435 nm) * La mas utilizada 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

38 PRISMAS Prisma Primario y Prisma Secundario. Estos pueden ser de sílica o resina. Sobre el primero se coloca la Muestra. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

39 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

40 OCULAR 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

41 DETECTOR 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

42 REFRACTÒMETROS 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

45 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

46 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

47 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) 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

48 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

49 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

50 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

51 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

52 REFRACTÒMETRO DE ABBE 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

53 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

54 REFRACTÒMETRO DE INMERSIÒN Es el más simple de todos. Requiere sólo 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

55 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

56 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 /04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

57 APLICACIONES 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

61 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI

62 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. 24/04/2016 LUIS ARTICA MALLQUI