FSICO-QUMICA II - EXPERIMENTAL EXPERIMENTO 4 - REFRATOMETRIAOBJETIVO:

Investigar o ndice de refrao de diferentes lquidosDeterminao da concentrao de acar (BRIX) em lquidos diversos.Determinao a salinidade de amostras naturais.Utilizar a escala BRIX.

MateriaisReagentes

Balo volumtrico de 200 mL Balo volumtrico de 25 mL Balo volumtrico de 100 mL Basto de vidroBecker de 25 mL Becker de 500 mL Erlenmeyer de 25mL Estante de tubos de ensaio EsptulasMicropipetaPipeta volumtrica de 10 mL ProvetasTermmetrosTubos de ensaioVidro de relgioRefratmetro porttil RTA-50Refratmetro porttil RTS-101 ATCgua destiladalcool etlico P.AAmostra de gua do Mar Cloreto de magnsio Cloreto de potssio Cloreto de sdioCoca-cola em lataCoca-cola zero em lataGuaran em lataMel natural Sacarose P.A Sulfato de Sdio

TEORIA:

A Lei de Snell-Descartes, tambm conhecida como lei de Snell ou lei de Descartes ou ainda, simplesmente, lei de refrao, se resume a uma expresso que d o desvio angular sofrido por um raio de luz ao passar para um meio diferente do qual ele estava percorrendo. Cada meio apresenta um tipo "resistncia" a passagem da radiao. Essa resistncia tambm depende do comprimento de onda da radiao. Essa tal "resistncia" conhecida como ndice de refrao (n) uma grandeza adimensional definida pela expresso: =

onde c = 3 x 108 m/s a velocidade da luz no vcuo e v a velocidade da luz num certo meio.

Continuidade ptica: Consideremos dois meios transparentes 1 e 2 e um feixe de luz dirigindo-se de 1 para 2. Para que haja feixe refratado necessrio que . 1 2Quando n1 = n2, no h luz refletida e tambm no h mudana na direo da luz ao mudar demeio; dizemos que h continuidade ptica.Bacharelado em QumicaLicenciatura em QumicaProf. Msc. Vadilson M. Santos

Quando temos um basto de vidro dentro de um recipiente contendo um lquido com o mesmo ndice de refrao do vidro, a parte do basto que est submersa, no refletindo a luz, fica "invisvel".

Fig. 1 - Refrao da luz - Fenmeno em que ela transmitida de um meio para outro diferente.

Onde:

Raio 1 o raio incidente, com velocidade e comprimento de onda caracterstico;Raio 2 o raio refratado, com velocidade e comprimento de onda caracterstico;A reta tracejada a linha normal superfcie;1 - O ngulo formado entre o raio 1 e a reta normal o ngulo de incidncia;2 - O ngulo formado entre o raio 2 e a reta normal o ngulo de refrao;A fronteira entre os dois meios um dioptro plano.

Conhecendo os elementos de uma refrao podemos entender o fenmeno atravs das duas leis que o regem.

1 Lei da Refrao: A 1 lei da refrao diz que o raio incidente (raio 1), o raio refratado (raio 2) e a reta normal ao ponto de incidncia (reta tracejada) esto contidos no mesmo plano, que no caso do desenho acima o plano da tela.

2 Lei da Refrao - Lei de Snell: A 2 lei da refrao utilizada para calcular o desvio dos raios de luz ao mudarem de meio, e expressa por:

No entanto, sabemos que:

Alm de que:

Ao agruparmos estas informaes, chegamos a uma forma completa da Lei de Snell:

De modo geral, a velocidade da luz nos meios materiais menor que c; e assim, em geral, teremos n > 1. Por extenso, definimos o ndice de refrao do vcuo, que obviamente igual a 1.

Escala BRIX

Brix (smbolo Bx) uma escala numrica que mede a quantidade de slidos solveis em uma soluo de sacarose. A escala Brix utilizada na indstria de alimentos para medir a quantidade aproximada de acares em sucos de fruta, vinhos e na indstria de acar. A escala de brix, criada por Adolf F. Brix (1798 - 1870) - foi derivada originalmente da escala de Balling, recalculando a temperatura de referncia de 15,5 C.

A quantidade de slido solvel o total de todos os slidos dissolvidos em gua, comeando com acar, sal, protenas, cidos, etc, e os valores de leitura medidos so a soma de todos eles. Uma soluo de 25 Bx tem 25 gramas do acar da sacarose por 100 gramas de lquido. Ou, para colocar de outra maneira, so 25 gramas do acar da sacarose e 75 gramas da gua nos 100

gramas da soluo. O instrumento usado para medir a concentrao de solues aquosas o refratmetro.

Salinidade

O parmetro salinidade, usado para expressar a quantidade de sais contidos na gua, representa a quantidade total (em gramas) de sais dissolvidos presentes em 1 Kg de gua:

(%0 ) =

O valor aproximado da salinidade da gua do mar gira em torno de 35 g.Kg-1, tambm expresso como 35%0. A gua do mar de Wornly (sul da Inglaterra) usada como padro internacional de composio de gua do mar.

Tabela 1 Composio tpica da gua do mar

PARTE EXPERIMENTAL Uso dos refletmetrosOs refratmetros portteis so equipamentos destinados a medir a concentrao de gua salgada ou salmoura em solues, medir o grau alcolico, obter o contedo de acar ou medir quantidades de protenas em amostras diversas. Operam sem a necessidade de baterias ou fontes de energia, pois so totalmente baseados em princpio pticos e no em circuito eletrnico.

Viso do retculo interno

Parafuso de correo

Cobertura do prisma

Prisma

Anel de foco (ajuste)

Corpo do refratmetro

Modo de operao:

a) A operao deve ser realizada a 20 C. Tenha muito cuidado ao manusear o refratmetro, pois um instrumento tico muito sensvel. No toque nem arranhe a superfcie do prisma;b) Aponte o prisma do refletmetro em direo luz e ajuste o anel de foco at o reticulo poder ser visto claramente;c) Ajuste o zero, se necessrio;d) Levante a tampa do prisma, coloque duas gotas de gua destilada, feche a tampa e verifique se o limite claro/escuro esta coincidindo com o zero;e) Levante a tampa do prisma e limpe com cuidado usando papel absorvente.f)Coloque uma ou duas gotas da amostra a ser medida. Feche a tampa do prisma suavemente e faa a leitura da escala;g) Aps a medida limpe o prisma e a tampa com um pano mido seque a superfcie com um papel absorvente macio e no abrasivo.h) No refratmetro para medida do teor de acar a leitura obtida em %BRIX e %Vol (teor alcolico) e o que mede salinidade esta na escala %0.

Parte 1 - Solues de sacarose

a) Pese em um bquer 40g de sacarose e junte gua apenas o suficiente para a completa dissoluo do acar. Transfira a soluo obtida para um balo volumtrico de 200mL, complete o volume com gua, agite bem e obtenha, assim, uma soluo de 20% (massa/volume) ou a 0,20 g/mL de sacarose.

b) A partir dessa primeira soluo, usando pipetas e bales volumtricos de 100mL, prepare as outras solues da seguinte maneira:

Soluo a 15% (ou a 0,15g/mL): tome 75mL da soluo a 20% e complete 100mL com gua;Soluo a 10% (ou a 0,10g/mL): tome 50 mL da soluo a 20% e complete 100mL com gua;Soluo a 5% (ou a 0,05g/mL): tome 25 mL da soluo a 10% e complete 100mL com gua;Soluo a 2,5% (ou a 0,025g/mL): tome 12,5ml da soluo a 5% e complete 100mL com gua.

c) Aps preparar cada soluo e antes de obter a seguinte, homogeneze-a com boa agitao.d) Determine o ndice de refrao de cada uma destas cinco solues e tambm da gua pura. Comece com a gua e prossiga com as solues mais diludas.e) Construa um grfico do ndice de refrao em funo da concentrao (%). E estime ovalor do ndice de refrao da soluo de concentrao igual a 7%.

Parte 2 - Determinando o teor de acar e sdio em refrigerantes.

a) Misture 10 mL de coca-cola em 90 mL de gua destilada e em seguida determine o ndice de refrao desta soluo. Com o auxilio da tabela de BRIX, determine a concentrao (%) de acar deste refrigerante a partir do valor do ndice de refrao medido. Lembre-se que a medida foi feita com o refrigerante diludo.b) Determine o teor de sdio dos refrigerantes e compare com o rotulo de cada um.c) Repita o mesmo procedimento do item anterior agora com coca-zero e para o guaran.

Parte 3 - Determinando o teor de umidade no mel.

a) Mea o ndice de refrao das amostras de mel em sua bancada e, considerando a tabela2, encontre a porcentagem de gua contida.b) Determine qual das amostras pode estar adulterada.

Parte 4 - Determinando da salinidade.

a) Prepare uma soluo contendo concentraes de sais prximo a da gua do mar conforme as concentraes apresentadas na tabela 1 usando cloretos de magnsio, potssio e sdio e mea o ndice de refrao e determine a salinidade.b) Mea o ndice das amostras da amostra de agua do mar e determine a salinidade.

Tabela 2 - Relao entre o ndice de refrao e a porcentagem de gua no mel.

QUESTES PARA O RELATRIO

a) Explique o que um dioptro.b) Explique o principio do funcionamento dos refratmetros portteis.c) Explique o funcionamento de um refratmetro de Abbe e quais as principais diferenas entre os refratmetros portteis.d) Apresente um resumo de toda a parte terica sobre refrao (reviso bibliogrfica).e) Apresente exemplos de como se pode usar a tcnica de refratometria na indstria alimentcia, no estudo de guas e em questes ambientais.f)A salinidade marinha constante? Expliquei quais fatores ambientais podem influenciar a salinidade de mares e oceanos.

Observaes:

(a) Ao trmino da aula toda a vidraria dever ser devidamente lavada(c) obrigatrio o uso de EPI