Relatório - Prática 3 Análise Refratométrica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA 
 Instituto de Ciências Exatas 
 Departamento de Química 
 
 
 
 
 
 
Davi Carvalho Medeiros 
 
Núbia Benini Andrade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE FÍSICO – QUÍMICA: Análise Refratométrica 
 
 
 
 
 
 
 
 
JUIZ DE FORA 
2021 
 
 
 
Sumário 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 3 
2 OBJETIVOS .................................................................................................................... 4 
3 MATERIAIS .................................................................................................................... 5 
4 DESCRIÇÃO DO PROCEDIMENTO .................................................................................. 5 
5 RESULTADOS ................................................................................................................. 6 
5.1 PROCEDIMENTO 1 ........................................................................................... 6 
5.2 PROCEDIMENTO 2 ........................................................................................... 8 
6 COMPARAÇÃO COM DADOS DA LEITURA ................................................................... 10 
7 REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 11 
8 ANEXO ........................................................................................................................ 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Quando se tem a incidência de luz que se propaga em um meio e cruza 
o limite de fase existente com outro meio, ocorre o fenômeno chamado refração. 
A refração ocorre não apenas para a luz, mas também para outras ondas que 
viajam através de qualquer outra mídia e essa refração depende da velocidade 
da luz nos dois meios. (MEYERS, 2000). 
Os ângulos que descrevem a refração são: ângulo de incidência e ângulo 
de refração, observados na figura abaixo: 
 
 
Figura 1. Refração da luz - raios incidentes (θ1) e refratados (θ2), 
na fronteira entre n 1 e n 2 meios. 
 
O índice de refração é a razão entre as velocidades da luz entre dois 
meios pelos quais ela se propaga, ou seja, o índice de refração não mede 
a refração, mas a velocidade relativa da luz nas duas mídias envolvidas. O 
índice de refração é calculado tendo como referência o vácuo (a velocidade da 
luz no vácuo é a velocidade máxima possível, por isso é uma referência perfeita) 
que tem o valor de 1, o que significava que todos os outros valores sempre 
eram maiores que 1. (MEYERS, 2000). 
http://www.refractometer.pl/refractive-index
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/velocidade-luz.htm
http://www.refractometer.pl/refraction
 
 
 
 
Lei de Snell: 
 
 
 
O índice de refração da pressão, do comprimento de onda da luz 
incidente e da natureza físico-química da substancia. Em uma solução, o índice 
de refração depende também da concentração da espécie de interesse. O 
índice de refração depende da temperatura. No entanto, combinando índice 
de refração e densidade da substância, é possível definir uma quantidade que 
é independente da temperatura. Isso é chamado de refração específica 
(MEYERS, 2000).: 
 
 
 
 Onde r - refração específica; d – densidade; n - índice de 
refração. 
 
 Ângulo crítico é o ângulo de incidência no qual a luz - em vez de 
chegar ao outro lado do limite da fase - é refratada de forma a ficar paralela à 
superfície do limite da fase. Para ângulos de incidência menores, os raios 
atravessam o limite; para maiores, são refletidos de volta (MEYERS, 2000). 
O refratômetro é um dispositivo relativamente simples para medir o ângulo 
de refração na interface fase líquido-sólido. A construção da maioria dos 
refratômetros baseia-se no fato de que o ângulo crítico é muito fácil de detectar 
- em vez de medir o ângulo no qual a luz é refratada, apenas medimos o ângulo 
no qual a fronteira entre a luz e a escuridão aparece. O ângulo de refração 
depende da composição da solução, o que permite o uso de refratômetros para 
avaliação rápida da concentração de substâncias dissolvidas (MEYERS, 2000). 
 
2 OBJETIVOS 
 
http://www.refractometer.pl/
 
 
Determinar o índice de refração de vários líquidos orgânicos de uma 
série homóloga de álcoois e de um hidrocarboneto, a fim de se calcular a 
refração molar dos grupos -H, CH2-, -OH. Determinar o índice de refração de 
uma mistura binária em proporções conhecidas, construir uma curva analítica 
do índice de refração em função da concentração e utiliza-la na obtenção da 
concentração de uma mistura problema. 
 
3 MATERIAIS 
 Refratômetro de Abbe; 
 Fonte de luz; 
 Algodão; 
 Solução contendo etanol P. A.; 
 Solução contendo hexano. 
 Solução contendo 1-butanol; 
 Solução contendo metanol; 
 Cloreto de sódio 100gL-1; 
 Cloreto de sódio 80 gL-1; 
 Cloreto de sódio 60 gL-1; 
 Cloreto de sódio 40 gL-1; 
 Cloreto de sódio 20 gL-1; 
 Cloreto de sódio X gL-1; 
 
 
4 DESCRIÇÃO DO PROCEDIMENTO 
 
Primeiramente, o refratômetro de Abbe foi colocado próximo a uma 
fonte de luz de modo a iluminar o sistema do prisma. Em seguida, foi ajustado 
de maneira com que fosse possivel a analise de uma imagem semelhante a um 
X com uma parte preta no campo de visão. Logo após, abriu-se e girou-se o 
sistema de prismas para que a superfície do componente opaco ficasse na 
posição horizontal. Feito isso, foram colocadas, primeiramente, duas gotas da 
susbtancia NaCl e mais para frente gotas de outras substancias, como o 
 
 
metanol. Nessa superfície e o sistema de primas foi fechado para evitar 
a evaporação do líquido. 
Ajustou-se a posição do sistema de prismas a fim de que a linha de 
separação claro-escuro ficasse bem nítida e exatamente no cruzamento das 
linhas do retículo ocular. Leu-se e anotou-se o índice de refração. Em seguida, 
abriu-se o sistema de prismas e limpou-o com algodão. Esse mesmo 
procedimento foi repetido para diversas concentrações de NaCl e para o etanol, 
1-butanol e n-hexano. 
A cada medição realizada, foi anotado ao quadro presente na apostila 
o indice de refração de cada molecula, sendo que a ultima concentração da 
substancia de cloreto de sódio ainda seria descoberta. Para finalizar foi 
verificado que todos os frascos estavam fechados, materias limpos e guardados. 
 
 5 RESULTADOS 
 
5.1 PROCEDIMENTO 1 
 
Quadro 1 
Concentração 𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑞)/g 𝐿
−1 
 
Índice de Refração T / °C 
20 1,336 22°C 
40 1,338 22°C 
60 1,342 22°C 
80 1,345 22°C 
100 1,349 22°C 
X 1,341 22°C 
 
 
 
 
Gráfico 1: Índice de refração versus concentração de NaCl. 
Com a elaboração do gráfico 1 no aplicativo GraphPad, foi possível 
determinar também outras informações importantes como a equação da reta e o 
valor de r². 
R² = 0,9900 
Equação da reta: Y = 0,000165*X + 1,332 
 
Para determinar o valor da concentração de NaCl X, foi preciso substituir 
o valor de Y na equação da reta pelo índice de refração e o X sendo a 
concentração que está sendo procurada, desse modo, teremos a seguinte 
equação: 
Y = 0,000165*X + 1,332 
1,341 = 0,000165*X + 1,332 
1,341-1,332 = 0,000165*X 
X = 0,009/0,000165 
X = 54,54 g/L 
 
Dessa forma, para o índice de refração observado, a concentração do 
NaCl esperada é de 54,54 g/L. 
 
 
 
 
5.2 PROCEDIMENTO 2 
 
 Por meio desse procedimento, foi possível descobrir o índice de 
refração de compostos orgânicos. Por meio de cálculos, foi possível descobrir a 
refração molar, para isso, foi utilizado a fórmula de refração molar (RM). 
Quadro 2 
Substância M/ g 𝑚𝑜𝑙−1 ρ / g 𝑐𝑚−3 ɳ RM 𝑐𝑚3𝑚𝑜𝑙−1 
Metanol 32,04 0,7961 1,347 8,5945 
Etanol 46,07 0,7891 1,364 13,0463 
1-butanol 74,12 0,8098 1,39822,091 
n-hexano 86,17 0,6605 1,378 30,0779 
 
Para o quadro 3, foi calculado a refração molar de cada grupo que 
constituía as substâncias do quadro 2. Além disso, também foi calculado o 
desvio, em porcentagem, do valor encontrado e o valor de leitura da substância. 
Quadro 3 
Grupo 𝑅𝑀𝐶𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜/ 𝑐𝑚
−3𝑚𝑜𝑙−1 𝑅𝑀𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎/ 𝑐𝑚
−3𝑚𝑜𝑙−1 Desvio / % 
𝐶𝐻2 4,4189 4,62 -4,3528 
H 1,78225 1,10 62,0227 
OH 2,39335 2,63 -8,998 
 
 Para elaborar o quadro 3, foi necessário considerar a estrutura 
química de cada substância do quadro 2, para isso, teremos: 
Metanol: H-CH2-OH 
Etanol: H-CH2-CH2-OH 
1-Butanol: H-CH2-CH2-CH2-CH2-OH 
n-Hexano: H-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-H 
 
 
 
 Para obter a refração molar de cada grupo, foi necessário elaborar 
as refrações molares utilizando propriedades matemáticas, com isso, teremos as 
seguintes equações para os cálculos: 
RM (CH2) = RMmetanol – RMmetanol 
RM (H) = [RMn-hexano – 6xRM(CH2)] / 2 
RM (OH) = RMmetanol – RM(CH2) – RM(H) 
 Desse modo, foi possível calcular o RM e consequentemente, 
descobrir o desvio de cada substância, baseando-se no RM de leitura. 
 Por último, foi necessário medir o índice de refração da mistura de 
isopropanol-cicloexano por meio também do refratômetro de Abbe. Por meio da 
equação da reta disponibilizada pelo professor, foi possível calcular também a 
fração molar dos compostos presentes na mistura. 
 
Gráfico 2: Índice de refração versus a concentração de cicloexano 
Dados importantes da reta: 
ɳ = 1,3830 
Y = 0,0485X + 1,37438 
 
Ao substituir o Y pelo valor da refração molar obtido da mistura, teremos 
a refração molar do cicloexano. 
 
1,3830 = 0,0485X + 1,37438 
X = 0,1777 mol de cicloexano 
 
Com isso, será possível determinar a fração molar do isopropanol por 
meio da subtração do valor encontrado por 1, considerando que a soma do 
número de mols da mistura é igual a 1. 
 
 
 
Z = 1 – 0,1777 
Z = 0,8223 mol de isopropanol 
 
Assim, notamos que em 1 mol de mistura há 17,77% de cicloexano e 
82,23% de isopropanol. 
6 COMPARAÇÃO COM DADOS DA LEITURA 
 
 Durante a prática 3, foi possível medir o índice de refração de 
substâncias por meio do Refratômetro de Abbe. Além disso, foi possível calcular 
a refração molar das substâncias e de seus grupos. 
 Para o procedimento 1, os dados obtidos possuem uma 
proporcionalidade que foi possível observar pela construção do gráfico, uma vez 
que o índice de refração cresce de forma linear em comparação com a 
concentração de NaCl. 
 Durante o procedimento 2, foi possível determinar a refração molar 
de substâncias, além do cálculo para os seus grupos. Nesse experimento foi 
possível observar desvios nos valores dos grupos, comparado com os valores 
de leitura de cada um. Esse desvio, observado no quadro 3 pode estar 
relacionado com alguns erros como o ajuste do aparelho, refratômetro, 
aproximações de valores encontrados e erros de leitura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
7 REFERÊNCIAS 
 
Departamento de Química, Apostila de Laboratório de Físico-Química (QUI-148). 
Outubro de 2021 
Físico-Química, Atkins e de Paula, 8a Ed. 
CHANG, Raymond. Físico-Química: Para as Ciências Químicas e Biológicas, 
vol. 1. Edição. Editora AMGH, 2009. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 ANEXO