Informe n04 de Laboratorio de Fisicoquimica I Sobre La Guia

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Informe n°4 de laboratorio de fisicoquímica I sobre la guía Fisicoquímica 1 (Universidad Nacional Mayor de San Marcos)

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FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL NOMBRE DE LA PRACTICA Refractometría AUTORES: Díaz Roman, Joaquin Andre (20170116) Inga Jayme, Diego Armando (20170193) Lopez Gonzales, Alejo Miguel (20170196) Riveros Pumahuanca, Marcia Alexandra (20170224)

DOCENTE: Ing° Bernal Aybar Carlos Enrique

C.U. SAN MARCOS – PERÚ 2021

   

INDICE

I.

INTR INTRODUC ODUCCION CION ..... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .........

II.

MARC MARCO O TE TEORIC ORICO O ......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .........

III. OBJE OBJETIVO TIVO GENE GENERAL RAL ......... .............. .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... ......... .... Objetivos específ específicos icos ..................... ........................................... ............................................ .................................... .............. IV. METOD METODOLOG OLOGIA IA ..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... Materialess y reactivos ..................... Materiale ........................................... ............................................ ................................... ............. Detalles experimentale experimentales..................... s........................................... ............................................ ................................ .......... V.

RESU RESULTAD LTADOS OS EXPERIM EXPERIMENT ENTALE ALES S ..... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... ....... Datos obtenid obtenidos os .......................................... ................................................................ ............................................ ........................ Procesamiento Procesam iento de datos ...................... ............................................ ............................................ .............................. ........

VI. DISCU DISCUSION SION DE RESU RESULTAD LTADOS.. OS....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ....... VII. CONCLUSIONES CONCLUSIONES ........................................... ................................................................. ......................................... ................... VIII. CUESTIONARIO............................ CUESTIONARIO.................................................. ............................................ .................................... .............. BIBLIOGRAFIA ...................... ............................................ ............................................ ............................................ .............................. ........ ANEXO................................... ANEXO............. ............................................ ............................................ ............................................ .............................. ........

   

I.- INTRODUCCIÓN La luz es un fenómeno que ha sido estudiado a través de la historia, debido a que su  percepción mediante la visión que es predominante frente a otros sentidos (Terán, M., 2016,  p. 16). La refracción incluye desviaciones de trayectoria experimentadas cuando un haz de radiación monocromática pasa a través de otro medio material de diferente densidad desde el vacío. Este fenómeno es debido a la interacción entre el campo eléctrico de la radiación y los electrones de las moléculas (Práctica de Refractómetría, s.f., p. 1). El índice de refracción es un parámetro muy útil de un medio homogéneo y está íntimamente relacionado con la fuerza intermolecular por su dependencia de la densidad. Se usa para determinar la concentración de una variedad de soluciones. Además, es un medio simple y económico para caracterizar compuestos simples (Chao, F., 2013, pp. 118).

   

2

   

II.- MARCO TEORICO La refracción sucede al llegar un rayo de luz a una superficie y pasa a otro medio atravesando, ahí es cuando una parte se propaga con un ángulo y velocidad diferente. Esto se puede representar mediante el índice de refracción, en este se implica la masa, la carga y el número de partículas; así como el índice está implicado en la ley de refracción: 1 ∗ sin  =  2 ∗ sin  Figura 1

Representación Representac ión de la Refracción.

 Nota. En el gráfico, se puede apreciar

los ángulos indicados por la ley de refracción, donde

uno es el de incidencia y el otro, de refracción. Tomado de Práctica de Refractometría (p. 1), s.f. Los refractómetros son utilizados para la determinar la concentración de algunos solidos en soluciones como la salinidad del agua. Por otro lado, cabe indicar que el índice de refracción se puede ver afectado por la temperatura y esto es tomado en cuenta en la función del refractómetro.

3

   

III.- OBJETIVO GENERAL Tener conocimiento sobre el funcionamiento del refractómetro de mano con la finalidad de estar en la capacidad de realizar distintas mediciones.

Objetivos específicos 

Tener conocimiento sobre el funcionamiento del refractómetro de mano para determinar el índice de sacarosa de un líquido.



Tener conocimiento sobre el funcionamiento del refractómetro de mano para determinar el porcentaje de cloruro de níquel en una muestra líquida.

   

IV.- METODOLOGÍA EQUIPO, MATERIALES Y REACTIVO 



Balanza Analítica. Refractómetro de mano.



Termómetro.



Pipetas.



Matraces Erlenmeyer de 125 ml.



Solución de sacarosa.



Solución de Cloruro de níquel

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Calibración: 1. Tomar Tomar unas gotas de agua des destilad tiladaa que esté a la misma temperatu temperatura ra que la de la muestra. Para ello han de estar el agua y la muestra en la misma estancia durante, al menos, 30 minutos. 2. Colocar dos gotas de agua en el prisma procura procurando ndo que se cubra toda la superficie del mismo. Evitar también la formación de burbujas. 3. Cerrar Cerrar la tapa suav suavemen emente. te. Podemos Podemos mover suavem suavemente ente la tapa para conseguir conseguir un reparto homogéneo del líquido. 4. Con ayuda del del destornillador actua actuarr sobre el tornillo de la parte superior superior hasta ajustar  el cero de la escala

   

Figura 1 5. Cualquier variación variación de la temperatura hace que que se vea afecta afectada da la medida por lo que es conveniente realizar esta calibración cada 20 minutos o cada vez que se realice una determinación o si ha pasado bastante tiempo Medida de la concentración de sacarosa

1. Se preparan 100 ml de disolución de sacarosa 0,9 M 2. Preparar a partir de esta disolución disolución patrón las siguientes siguientes disoluciones de ssacarosa acarosa en matraces de 50 ml: solución de sacarosa 0.7 M, solución de sacarosa 0.5 M y solución de sacarosa 0.3 M 3. Calib Calibrar rar el refractómetro refractómetro..

4. Se toman con el cuentagotas cuentagotas 2 ó 3 gotas y se coloca colocann en el prisma del refractómetro  procurando que la superficie del prisma quede cubierta uniformemente por el líquido. Evitar la formación de burbujas. 6. Cerrar Cerrar la tapa suav suavemen emente. te. Podemos Podemos mover suavem suavemente ente la tapa para conseguir conseguir un reparto homogéneo del líquido.

   

7. Se mide el grado Brix (porcentaje (porcentaje de sacarosa sacarosa)) observando la esca escala la correspondiente correspondiente del refractómetro. 8.

Podemos dar el resultado directamente en grados Brix como porcentaje de sacarosa

en la muestra o bien podemos transformar estos grados Brix en índice de refracción. Medida de la concentración de cloruro de níquel

1. Se preparan 100 ml de disolución patrón de cloruro de níquel 0.25 M 2. Prep Preparar arar a part partir ir de esta disol disolució uciónn madre las sigu siguiente ientess disolucio disoluciones nes de cloruro de níquel en matraces de 50 ml: solución de níquel 0.20 M, solución de níquel 0.15 M y solución de níquel 0.10 M,

3. Calib Calibrar rar el refractómetro refractómetro.. 4. Secar bien el el prisma con un papel fino. 5. Se toman con el cuentagotas cuentagotas 2 ó 3 gotas de la muestra y se colocan en el prisma del refractómetro procurando que la superficie del prisma quede cubierta uniformemente  por la disolución. Evitar Evitar la formación de bu burbujas. rbujas. 6. Cerrar Cerrar la tapa suav suavemen emente. te. Podemos Podemos mover suavem suavemente ente la tapa para conseguir conseguir un reparto homogéneo del líquido. 7. Se mide la concentra concentración ción de sal (porcentaje de cloruro cloruro de níquel) observando la escala correspondiente del refractómetro. Limpieza del equipo • Limpiar cuidadosa cuidadosamente mente el refractómetro con agua y con un papel. papel. Evitar un chorro de agua directo en su limpieza. • Dejar secar al aire y guardar coloca colocando ndo un papel fino entre el prisma y la tapa:

   

V.- RESULTADOS EXPERIMENTALES EXPERIMENTALES Cálculo de grado alcohólico Determinación de grados Brix en una muestra liquida Muestra

Sacarosa C12H22O11 (0.9M)

°Brix ensayo N° 1

28.85

°Brix ensayo N° 3

28.87

°Brix ensayo N° 2

28.86

Valor medio °Brix

28.86

Grado alcohólico probable

17.416

Determinación de grados Brix en una muestra liquida Muestra

Sacarosa C12H22O11 (0.7M)

°Brix ensayo N° 1

22.70

°Brix ensayo N° 3

22.58

°Brix ensayo N° 2

22.62

Valor medio °Brix

22.63

Grado alcohólico probable

13.2071

Determinación de grados Brix en una muestra liquida Muestra

Sacarosa C12H22O11 (0.5M)

°Brix ensayo N° 1

16.48

°Brix ensayo N° 3

16.50

°Brix ensayo N° 2

16.52

Valor medio °Brix

16.5

Grado alcohólico probable

9.065

Determinación de grados Brix en una muestra liquida Muestra

Sacarosa C12H22O11 (0.3M)

°Brix ensayo N° 1

10.22

°Brix ensayo N° 3

10.21

°Brix ensayo N° 2

10.24

Valor medio °Brix

10.223

Grado alcohólico probable

4.823

   

Índice de refracción de las disoluciones de sacarosa

índice de refracción a 20° C C sacarosa M

índice de refracción

0.9

1.3794

0.7

1.3689

0.5

1.3589

0.3

1.3478

Indice de refracción (n) 1.385 1.38 1.375 y = 0.0524x + 1.3323 1.37 1.365  1.36 1.355 1.35 1.345

0

0.2

0. 4

0.6

°Brix-%Sacarosa

0.8

1

   

Determinación de la concentración de sal en disoluciones-20°C Muestra

Cloruro de Niquel (NiCl2)- 0.10M

°Brix ensayo N° 1

0.89

°Brix ensayo N° 3

0.915

°Brix ensayo N° 2

0.905

Valor medio °Brix

0.903

Determinación de la concentración de sal en disoluciones-20°C Muestra

Cloruro de Niquel (NiCl2)- 0.15M

°Brix ensayo N° 1

2.398

°Brix ensayo N° 3

2.401

°Brix ensayo N° 2

2.402

Valor medio °Brix

2.400

Determinación de la concentración de sal en disoluciones-20°C Muestra

Cloruro de Niquel (NiCl2)- 0.20M

°Brix ensayo N° 1

3.80

°Brix ensayo N° 3

3.815

°Brix ensayo N° 2

3.82

Valor medio °Brix

3.811

Determinación de la concentración de sal en disoluciones-20°C Muestra

Cloruro de Niquel (NiCl2)- 0.25M

°Brix ensayo N° 1

4.78

°Brix ensayo N° 3

4.795

°Brix ensayo N° 2

4.785

Valor medio °Brix

4.787

   

índice de refracción a 20° C C Cloruro de niquel M

índice de refracción

0.10

1.33442

0.15

1.33586

0.20

1.33879

0.25

1.34026

Indice de refraccion 1.341 1.34 1.339 1.338

 

1.337 1.336 1.335 0 1.334

0.05

0.1

0.15

°Brix-%Sacarosa

0.2

0.25

0.3

   

VI.-DISCUSIÓN DE RESULTADOS 6.1

Utilizando las gráficas obtenidas, indicar qué tipo de dependencia existe entre las propiedades

físicas y la concentración de las soluciones estudiadas. En las dos tablas se observó las concentraciones de las soluciones aumentaban el índice de refracción también lo hacía se concluye que estos están en relación directa. 6.2 Según la bibliografía que tanto incide la temperatura en la reflectometría de los líquidos. La temperatura influye en el índice de refracción debido al cambio de densidad que se produce en los líquidos con el cambio de temperatura. Si un medio es menos denso ópticamente debido a un aumento de la temperatura, la luz viajará más rápido, lo que hace que el ángulo desviado cambie ligeramente. En otras palabras, cuanto mayor es la temperatura, menor es el índice de refracción, como se muestra en el siguiente gráfico, en el que se emplea agua como medio de muestra. (Mettler  T., 2019) 6.3 Halle la concentración de una solución desconocida de sacarosa cuyo grado brix fue igual a 20.2

20,2 342,2965 1 10

= 0.590131

La concentración de la solución de sacarosa es 0.59M 6.4

Halle la concentración de una solución desconocida de cloruro de níquel cuyo grado brix fue

igual a 3.1 3.1

129.5994 1 10

=

0.2391

La concentración de la solución de cloruro de niquel es es aproxiamdamente 0.23M

   

VII.-CONCLUSIONES

1. Se logró determinar determinar el índice de sacarosa sacarosa en cada una de las me mezclas zclas con distintas distintas concentraciones. 2. Se logró determinar determinar el porcentaje de cloruro de níquel en en cada una de de las mezclas con con distintas concentraciones. concentraciones. Para finalizar, mediante los resultados experimentales, es  plausible inferir que el el índice de refracción refracción y la concen concentración tración de la disolución disolución son directamente proporcionales.

   

VIII.- CUESTIONARIO a.- Defina que es REFRACCIÓN REFRACC IÓN ESPECÍFICA:

Es una medida del medio electrónico de una sustancia analizada. Es muy útil como medio para identificación de una sustancia y como criterio de su pureza. (Leyton K., 2012) REFRACCIÓN MOLAR:

La refracción molar es una medida de la polarizabilidad Dicho de otro modo, la polarizabilidad es la tendencia relativa que tiene una distribución de carga (como la nube electrónica de un átomo o molécula) a ser distorsionada por un campo eléctrico. (José G., 2012) Es útil para tener conocimientos sobre naturaleza de enlaces químicos. b.- ¿Cómo varía el índice de refracción de una sustancia con la longitud de onda de luz?

Sabemos que la velocidad de la luz en un medio es: v = c/n Donde: n es el índice de refracción c es la velocidad de la luz en un vacío (o aire) v es la velocidad de la luz en los medios

Del mismo modo, la longitud de onda en el mismo medio es: λ = λ0/n donde λ0 es la long longitud itud de onda de esa luz en un vacío vacío (o aire). El índice de refracción (n) es inversamente proporcional a la longitud de onda y también a la velocidad de la luz. Esto significa que cuanto mayor es la longitud de onda, menor es el índice de refracción.

c.- ¿Cómo determinaria el índice de refracción de un sólido? Para el caso particular de un sólido se empela el refractómetro de Pulfrich, el cual, mediante un correcto uso del mismo, logra una precisión del orden de 1 x 10-4 en el índice de refracción.

   

Figura 2 d.- ¿De qué depende la refracción r efracción molar de una sustancia? En primer lugar, sabemos que la refracción molar se calcula de la siguiente manera:  −   =  

 +  

  =



  : Volumen molar

M: Masa molecular  

: Densidad

n: Índice de refracción r efracción Con la formula mostrada se afirma que la refracción molar depende de la temperatura, pero no en gran medida, debido a que esta afecta tanto a “n” como a “”, lo cual ocasiona una compensación.

   

BIBLIOGRAFÍA