RefratometriaRefratometria

Alunos: Alessandro Soares, André Braga, Clodoaldo Costa, Gerson e Silvio Silas.

A velocidade da luz depende do meio no A velocidade da luz depende do meio no qual esta se propaga, por exemplo, se um qual esta se propaga, por exemplo, se um feixe de luz propagado por um equipamento feixe de luz propagado por um equipamento atravessar a água, a velocidade da luz atravessar a água, a velocidade da luz diminui e sua direção muda, diz-se então que diminui e sua direção muda, diz-se então que a luz foi refratada, portanto a refratometria da a luz foi refratada, portanto a refratometria da luz nada mais é do que conhecer o quanto a luz nada mais é do que conhecer o quanto a luz que esta sendo propagada em um meio luz que esta sendo propagada em um meio ao penetrar um novo meio foi desviada por ao penetrar um novo meio foi desviada por este, é isto que chamamos de refração da luz.este, é isto que chamamos de refração da luz.

Índice de RefraçãoÍndice de Refração  

O índice de refração é uma propriedade física O índice de refração é uma propriedade física importante de sólidos, líquidos e gases e este varia de acordo importante de sólidos, líquidos e gases e este varia de acordo com a concentração de uma substancia em um destes estados com a concentração de uma substancia em um destes estados físicos.físicos.

O índice de refração é útil na caracterização e O índice de refração é útil na caracterização e identificação de líquidos ou para indicar a pureza destes identificação de líquidos ou para indicar a pureza destes liquidos. liquidos.

Este índice é definido como sendo a razão entre a Este índice é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no vácuo e na substância analisada, ou seja, velocidade da luz no vácuo e na substância analisada, ou seja, quando um feixe de luz se desloca em um meio homogêneo e quando um feixe de luz se desloca em um meio homogêneo e incide sobre a superfície de outro meio, este será refratado e incide sobre a superfície de outro meio, este será refratado e mudará de direção em relação à trajetória original.mudará de direção em relação à trajetória original.

Este fenômeno é regido pela lei da refração onde a Este fenômeno é regido pela lei da refração onde a relação do seno do ângulo de incidência para o ângulo de relação do seno do ângulo de incidência para o ângulo de refração é sempre uma constante.refração é sempre uma constante.

nn11 sen i = sen i = nn 2 2 sen r sen r

  sen isen i = = nn22 = N = N

sen r nsen r n11

  

Onde:Onde:  i = ângulo de incidênciai = ângulo de incidênciar = ângulo de refração r = ângulo de refração n1 = índice de refração do meio 1n1 = índice de refração do meio 1n2 = índice de refração do meio 2n2 = índice de refração do meio 2N = índice de refração relativaN = índice de refração relativa

Variáveis que interferem na refração:Variáveis que interferem na refração:  

O índice de refração varia de acordo com O índice de refração varia de acordo com a temperatura, comprimento de onda e com o a temperatura, comprimento de onda e com o teor de sólidos dissolvidos.teor de sólidos dissolvidos.

Quando o comprimento de onda não é Quando o comprimento de onda não é especificado significa que a raia espectral D do especificado significa que a raia espectral D do sólido é 589,3 nm.sólido é 589,3 nm.

Aplicações geraisAplicações gerais  

A aplicação da refratometria para medir o teor de A aplicação da refratometria para medir o teor de sólidos solúveis de açucares, reside no fato de que para uma sólidos solúveis de açucares, reside no fato de que para uma mesma concentração os índices de refração são mesma concentração os índices de refração são aproximadamente iguais, permitindo então a determinação aproximadamente iguais, permitindo então a determinação indireta.indireta.

As tabelas relacionando Brix com o índice de refração As tabelas relacionando Brix com o índice de refração foram normalizadas pelo ICUMSA em 1974 (Rosenbruch & foram normalizadas pelo ICUMSA em 1974 (Rosenbruch & Emmerich) e a equação usada é apresentada abaixo:Emmerich) e a equação usada é apresentada abaixo:Brix = 0,0087 + 699,82353 (nBrix = 0,0087 + 699,82353 (n2020

DD – 1,3330) – 1801,9215 (n – 1,3330) – 1801,9215 (n2020DD – –

1,3330)1,3330)22 + 4696,422 (n + 4696,422 (n2020DD – 1,3330) – 1,3330) 33 – 6427,26 (n – 6427,26 (n2020

DD – 1,3330) – 1,3330)44

  Onde:Onde:nn2020

D D = índice de refração da solução a 20ºC e no = índice de refração da solução a 20ºC e no

comprimento da raia D da luz de sódio.comprimento da raia D da luz de sódio.1,3330 = índice de refração da água destilada a 20ºC.1,3330 = índice de refração da água destilada a 20ºC.

Aplicação Prática Aplicação Prática   

O índice de refração de uma solução de sacarose é O índice de refração de uma solução de sacarose é uma medida de teor de sacarose e o seu conceito é uma medida de teor de sacarose e o seu conceito é estendido para indicar sólidos solúveis ou Brix em soluções estendido para indicar sólidos solúveis ou Brix em soluções impuras este procedimento é denominado Brix impuras este procedimento é denominado Brix refratométrico.refratométrico.

A escala Brix é calibrada pelo número de gramas de A escala Brix é calibrada pelo número de gramas de açúcar contidos em 100 g de solução.açúcar contidos em 100 g de solução.As escalas em percentagem de Brix apresentam as As escalas em percentagem de Brix apresentam as concentrações percentuais dos sólidos solúveis contidos concentrações percentuais dos sólidos solúveis contidos em uma amostra (solução com água). em uma amostra (solução com água).

Os sólidos solúveis contidos em uma solução é o Os sólidos solúveis contidos em uma solução é o total de todos os sólidos dissolvidos na água, começando total de todos os sólidos dissolvidos na água, começando com açúcar, sais, proteínas, ácidos, etc.com açúcar, sais, proteínas, ácidos, etc.

Os resultados do Brix refratométrico são os mais Os resultados do Brix refratométrico são os mais próximos dos sólidos reais dissolvido, isto porque é menos próximos dos sólidos reais dissolvido, isto porque é menos afetado pelos sólidos suspensos no caldo ou méis do que o afetado pelos sólidos suspensos no caldo ou méis do que o Brix areométrico, além do mais, o índice de refração varia Brix areométrico, além do mais, o índice de refração varia pouco com a adição de impurezas e não é afetado pela pouco com a adição de impurezas e não é afetado pela tensão superficial. No entanto, para produtos que tensão superficial. No entanto, para produtos que necessitam ser diluídos como massas cozidas e méis, necessitam ser diluídos como massas cozidas e méis, existe o erro devido a contração de volume, de modo que existe o erro devido a contração de volume, de modo que para diferentes relações de diluição encontram-se para diferentes relações de diluição encontram-se resultados diferentes.resultados diferentes.

O uso do refratômetro ótico ou com leitura digital O uso do refratômetro ótico ou com leitura digital para medida de Brix já é generalizado não só porque para medida de Brix já é generalizado não só porque fornece resultados mais reais, como também a análise é fornece resultados mais reais, como também a análise é mais simples e rápida que o Brix areométrico.mais simples e rápida que o Brix areométrico.

Exemplos:Exemplos:

AMOSTRA FLUÍDA % BRIXÓleo 0 a 8

Laranja 4 a 13Bebida gaseificada 5 a 15

Maçãs 11 a 18Vinho de uva 14 a 19

Suco concentrado 42 a 68Leite condensado 52 a 68Geleia e gelatina 60 a 70

Equipamentos Equipamentos   

O instrumento empregado para a determinação do O instrumento empregado para a determinação do índice de refração ou diretamente Brix é chamado de índice de refração ou diretamente Brix é chamado de refratômetro.refratômetro.

O refratômetro é um instrumento simples que pode O refratômetro é um instrumento simples que pode ser usado para medir concentrações de soluções aquosas, ser usado para medir concentrações de soluções aquosas, consumindo apenas umas poucas gotas da solução.consumindo apenas umas poucas gotas da solução.Sua aplicação estende-se pelas áreas de alimentos, Sua aplicação estende-se pelas áreas de alimentos, agricultura, química e em indústrias de manufaturados.agricultura, química e em indústrias de manufaturados.

Existem refratômetros para diversas finalidades, Existem refratômetros para diversas finalidades, como refratômetros de campo, de laboratório e industrial, como refratômetros de campo, de laboratório e industrial, sendo todos baseados no mesmo princípio.sendo todos baseados no mesmo princípio.

O refratômetro de laboratório admite vários modelos, O refratômetro de laboratório admite vários modelos, como o tipo ABBE, sendo o mais utilizado o de precisão da como o tipo ABBE, sendo o mais utilizado o de precisão da BAUSCH & LOMB, o de imersão e os refratômetros BAUSCH & LOMB, o de imersão e os refratômetros automáticos digitais (Anacon, Schmidt & Haensch). automáticos digitais (Anacon, Schmidt & Haensch). Atualmente estão bastante difundidos os refratômetros do Atualmente estão bastante difundidos os refratômetros do tipo ABBE com leitura digital. tipo ABBE com leitura digital.

Os refratômetros são calibrados e padronizados para Os refratômetros são calibrados e padronizados para medições a 20ºC, existindo uma tabela de correção para medições a 20ºC, existindo uma tabela de correção para outras temperaturas.outras temperaturas.

O refratômetro de campo serve para determinação do O refratômetro de campo serve para determinação do índice de maturação da cana no campo. índice de maturação da cana no campo.

Na indústria, no setor de evaporação e cristalização Na indústria, no setor de evaporação e cristalização utiliza-se o refratômetro industrial para o controle da utiliza-se o refratômetro industrial para o controle da concentração do xarope, do mel ou outro material de concentração do xarope, do mel ou outro material de granagem, indicando a supersaturação.granagem, indicando a supersaturação.

A escala do tipo ABBE comum, abrange a faixa de 0 – A escala do tipo ABBE comum, abrange a faixa de 0 – 95º Brix, com precisão de 0,2º Brix entre 0 e o 50º Brix e 0,5º 95º Brix, com precisão de 0,2º Brix entre 0 e o 50º Brix e 0,5º entre 50 e 95º Brix. entre 50 e 95º Brix.

A termos de conhecimento os refratômetros da A termos de conhecimento os refratômetros da BAUSCH & LOMB e de precisão, utilizam uma lâmpada de BAUSCH & LOMB e de precisão, utilizam uma lâmpada de sódio e tem uma escala arbitrária com vemier, permitindo sódio e tem uma escala arbitrária com vemier, permitindo leituras de décimos da escala, que convertidos a Brix leituras de décimos da escala, que convertidos a Brix fornece uma precisão de 0,02º Brix.fornece uma precisão de 0,02º Brix.

Os modelos automáticos empregam dois tipos de Os modelos automáticos empregam dois tipos de medidas:medidas:  1- O deslocamento lateral ou a dispersão do feixe incidente 1- O deslocamento lateral ou a dispersão do feixe incidente através do prisma;através do prisma;2- O ângulo crítico, quando a luz incide através do prisma. 2- O ângulo crítico, quando a luz incide através do prisma.   

O primeiro princípio é provavelmente o mais O primeiro princípio é provavelmente o mais preciso, no entanto, somente é adequado para soluções preciso, no entanto, somente é adequado para soluções claras e sem material em suspensão.claras e sem material em suspensão.

Os refratômetros que empregam o segundo Os refratômetros que empregam o segundo princípio não são afetados pela cor da solução, turbidez princípio não são afetados pela cor da solução, turbidez e aeração da amostra.e aeração da amostra.  Tendências:Tendências:  

A tendência futura é de que os refratômetros A tendência futura é de que os refratômetros automáticos sejam cada vez mais empregados pelas automáticos sejam cada vez mais empregados pelas usinas, porque existe a necessidade de se automatizar as usinas, porque existe a necessidade de se automatizar as operações industriais, eliminando ao máximo os erros operações industriais, eliminando ao máximo os erros decorrentes do fator humano.decorrentes do fator humano.

Fotos do Preparo da amostra:Fotos do Preparo da amostra:

Fotos de alguns refratômetros:Fotos de alguns refratômetros:   Refratômetros de bancada: Refratômetros de bancada:

Refratômetros de campo:Refratômetros de campo:

Agradecemos sua atenção.Agradecemos sua atenção.

Fim Fim