QUI148B Relatório III CICLO 1 [Refratometria] (1)

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Universidade Federal de Juiz de Fora 
Instituto de Ciências Exatas 
Departamento de Química 
Laboratório de Fisico-Quimica – QUI148 B 
Professor Doutor Rodrigo Stephani 
 
 
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PRÁTICA III 
ANÁLISE REFRATOMÉTRICA 
 
 
 
Professor: Rodrigo Stephani 
Alunos: Bruno Rodrigues Soares 
 Lorena Emanuele da Silva Castro Oliveira 
 Mayra Angélica de Souza Antunes 
Patrick de Castro Viana Moraes 
Rhavana Dutra da Silva Abreu 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
 
 
Introdução ............................................................................................................................. 03 
Objetivo ................................................................................................................................. 04 
Parte experimental ................................................................................................................ 05 
 Materiais ......................................................................................................................... 05 
 Procedimentos ............................................................................................................. 05 
Resultados ............................................................................................................................. 07 
Conclusão .............................................................................................................................. 13 
Bibliografia............................................................................................................................ 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
A refração é o fenômeno óptico em que ocorre alteração da velocidade da luz em virtude 
da mudança de meio de propagação. Quando se estuda a refração com intenção de considerar 
a variação na velocidade de propagação da luz, estamos definindo, para os meios homogêneos 
e transparentes, um número denominado índice de refração. O índice de refração (n) é uma 
grandeza adimensional fruto da razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade 
da luz em um meio definido (v). Essa relação é representada por: 
n =
c
v
 
Esse conceito, pode ser descrito através da equação gerada a partir da Lei de Snell: 
n =
sin(𝑖)
sin(𝑟)
=
𝑣1
𝑣2
 
Para objetivar a medição desse índice, são utilizados equipamentos denominados 
refratômetros. O aparelho faz uso do princípio do ângulo crítico ou ângulo limite de reflexão 
total, que tenha relação com alguma propriedade do material. A luz que passa de um meio ao 
outro sofre refração (mudança do ângulo de incidência) que, medido, pode revelar 
características próprias do material. Essa propriedade permite determinar a identidade de um 
material desconhecido, baseado no seu índice de refração além de determinar a concentração 
de uma solução e, também, a pureza de uma determinada substância. O campo do 
refratômetro nos mostra uma parte clara e uma escura. A parte escura assume essa 
característica ao ser iluminada pelos raios que sofreram refração e reflexão parcial e, por isso, 
diminuem sua intensidade. A parte clara é a que fica iluminada pelos raios luminosos que 
sofreram reflexão total e, desta forma, não diminuíram de intensidade. A linha de separação 
entre elas corresponde à região do ângulo limite, logo, quanto mais nítida é a divisão, mais 
consistentes serão os resultados da aferição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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OBJETIVOS 
 Determinar a concentração de uma solução de NaCl. 
 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-) e (-OH.) 
 Determinar a concentração de uma mistura binária isopropanol:cicloexano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PARTE EXPERIMENTAL 
 
1) Materiais 
Para o procedimento, utilizou-se os seguintes materiais: 
⤷ Refratômetro de Abbe 
⤷ Soluções de NaCl 
⤷ Metanol 
⤷ Etanol 
⤷ 1-butanol 
⤷ n-hexano 
⤷ Mistura de isopropanol:cicloexano 
⤷ Pipetas graduadas 
⤷ Tubos de ensaio 
 
2) Procedimentos 
2.1) Determinação dos índices de refração das soluções de NaCl: 
a) Colocou-se o refratômetro de Abbe próximo a uma fonte de luz de modo a iluminar 
o sistema do prisma. 
b) O sistema do prisma foi ajustado de modo que a superfície do componente opaco 
ficasse na posição horizontal. Colocou-se 2 gotas de solução aquosa de NaCl (cloreto de 
sódio) sobre a área de leitura do refratômetro. O sistema foi fechado rapidamente a fim de 
evitar a volatilização do líquido. 
c) Adequou-se o sistema de prismas, de modo que, além de nítida a linha ficasse 
exatamente no cruzamento das linhas do retículo ocular 
d) Anotou-se o índice de refração obtido. 
e) Em seguida, o sistema do prisma foi aberto e realizou-se a limpeza com um algodão 
embebido em éter. 
f) O mesmo procedimento foi repetido diversas vezes com diferentes soluções de 
NaCl (cloreto de sódio). 
g) Tomou-se nota da temperatura em cada uma das medidas. 
 
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2.2) Determinação os índices de refração dos solventes 
a) Utilizou-se o refratômetro de Abbe da mesma maneira descrita a fim de obter-se as 
medidas dos índices de refração para os solventes: metanol, etanol, 1-butanol e n-hexano. 
b) Após cada leitura, abriu-se o sistema do prisma para limpá-lo com algodão embebido 
em éter. 
2.3) Determinação dos índices de refração das misturas isopropanol-cicloexano. 
a) Repetiu-se o mesmo processo de todas as outras amostras anteriores. 
b) Após a leitura, o sistema do prisma foi limpo com algodão embebido em éter. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESULTADOS 
3.1) Concentração de Cloreto de Sódio: 
A partir da utilização do refratômetro de Abbe na obtenção o índice de refração de uma 
solução de cloreto de sódio em concentrações diferentes (20, 40, 60, 80 e 100 g/L) em 
temperatura ambiente (14,8°C) montou-se, com uso do método dos mínimos quadrados, uma 
equação que correlaciona essas duas medidas (concentração e refração). Todo o 
procedimento teve como objetivo descobrir a concentração (x) de uma solução a partir de seu 
índice de refração (obtido experimentalmente) e da equação encontrada. 
QUADRO 1 
Concentração: 
NaCl(aq) (g/L) 
Índice de refração − 𝜼 Temperatura (°C) 
20 1.338 14.8 
40 1.3405 14.8 
60 1.3455 14.8 
80 1.3485 14.8 
100 1.3515 14.8 
C 1.3435 14.8 
 
A partir dos dados analisados, tornou-se possível a elaboração do seguinte gráfico com 
a ajuda e um software: 
 
CONCENTRAÇÃO (g . L-1) 
ÍN
D
IC
E
 D
E
 R
E
F
R
A
Ç
Ã
O
 -
 η
 
 
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Juntamente com o gráfico, o software gerou uma série de dados que incluem a taxa de 
desvio padrão e a equação da reta: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A partir da equação fornecida, foi possível determinar a concentração da solução de 
cloreto de sódio representada por C na tabela: 
 
𝑌 = 0,000175 . 𝑋 + 1.334 
 
 
 
Considerando: 
 
Y = Índice de Refração - η 
X = Concentração da amostra - C 
 
Temos que: 
 
η = 0.000175C + 1.334 
 
 
 
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Adequando a nova equação aos dados já definidos temos que: 
1.3435 = 0.000175𝐶 + 1.334 
𝐶 = 54,285 𝑔. 𝐿−1 
3.2) Índice de refração de solventes e sua Refração Molar: 
3.2.1 – Índice de refração 
Valendo-se da mesma maneira utilizada para descobrir o índice de refração das soluções 
de cloreto de sódio, determinou-se os seguintes valores de η: 
QUADRO 2 
Substância M (g.mol-1) ρ (g.cm-3) η 
Metanol 32,04 0,7961 1.3365 
Etanol 46,07 0,7891 1.366 
1-Butanol 74,12 0,8098 1.399 
n- hexano 86,17 0,6605 1.383 
 
3.2.2 – Refração Molar 
QUADRO 3 
 
 
RELAÇÃO DA REFRAÇÃO MOLAR: 
𝑹𝑴 = 
(𝒏𝟐 + 𝟏) 𝑴
(𝒏𝟐 + 𝟐) 𝝆
 
METANOL ETANOL 
M = 32,04 
𝑅𝑀 = 8.357 
M = 46,07 
𝑅𝑀 = 13,077 ρ = 0,7961 ρ = 0,7891 
η = 1.3365 η = 1.366 
1-BUTANOL N-HEXANO 
M = 74,12 
𝑅𝑀 = 22.139 
M = 86,17 
𝑅𝑀 = 30.432 ρ = 0,8098 ρ = 0,6605 
η = 1.399 η = 1.383 
 
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3.3) Concentração da mistura isopropanol-cicloexano: 
Com auxílio do refratômetro de Abbe foi possível estabelecer o índice de refração da 
mistura Isopropanol-Cicloexano; obtendo-se o valor de 1,382. 
Através de dados fornecidos pelo seguinte gráfico (índice de refração x fração molar de 
cicloexano); foi possível definir a quantidade de cicloexano presente em solução. 
 
Tendo em vista que: 
 
η = 0.0485X1 + 1,37438 
Onde: 
 
η é o índice de refração e 
X1 é a fração molar de cicloexano 
 
Foi possível concluir que a fração molar de cicloexano na mistura equivale a 0,157. 
 
 
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Utilizando os dados dos quadros 2 e 3 estabeleceu-se uma relação de refração molar para 
cada grupo ( -CH2-; -H e –OH). 
 
Considerando: 
Metanol: 
 
𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻 
 
Etanol: 
 
𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻 
 
1-Butanol: 
 
𝑂𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3 
 
n-Hexano: 
 
𝐻 − (𝐶𝐻2)6 − 𝐻 
 
Sendo: 
𝑅𝑀(𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = 𝑅𝑀(𝐻) + 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) + 𝑅𝑀(𝑂𝐻) 
𝑅𝑀(𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = 𝑅𝑀(𝐻) + 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) + 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) + 𝑅𝑀(𝑂𝐻) 
𝑅𝑀(𝑛−ℎ𝑒𝑥𝑎𝑛𝑜) = 𝑅𝑀(𝐻) + 6. 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) + 𝑅𝑀(𝐻) 
𝑅𝑀(1−𝑏𝑢𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = 𝑅𝑀(𝑂𝐻) + 4𝑅𝑀(𝐶𝐻2) + 𝑅𝑀(𝐻) 
Podemos inferir que: 
𝑅𝑀(𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = 𝑅𝑀(𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) + 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) 
Substituindo com os valores já obtidos: 
13,077 = 8.357 + 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) 
Logo: 
𝑅𝑀(𝐶𝐻2) = 4,72 
Novamente: 
𝑅𝑀(𝑛−ℎ𝑒𝑥𝑎𝑛𝑜) = 𝑅𝑀(𝐻) + 6. 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) + 𝑅𝑀(𝐻) 
30,432 = 6(4,72) + 2𝑅𝑀(𝐻) 
𝑅𝑀(𝐻) = 1,056 
 
 
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Por fim: 
𝑅𝑀(𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = 𝑅𝑀(𝐻) + 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) + 𝑅𝑀(𝐶𝐻2) + 𝑅𝑀(𝑂𝐻) 
13,077 = 1,056 + 4,72 + 4,72 + 𝑅𝑀(𝑂𝐻) 
𝑅𝑀(𝑂𝐻) = 2,58 
Comparando os novos dados com os obtidos com a literatura, podemos estabelecer um novo 
quadro: 
Grupo RM(calculado) (cm3 mol-1) RM(Literatura) (cm3 mol-1) 
-CH2- 4,72 4,62 
-H 1,056 1,10 
-OH 2,58 2,63 
 
Calculando o desvio: 
Para ( -CH2-): 
(4,62 − 4,72)
4.62
𝑥 100 = −2,16% 
Para (-H): 
(1,10 − 1,056)
1,10
𝑥 100 = +4% 
Para (-OH): 
(2,63 − 2,58)
2,63
𝑥 100 = +1,86% 
 
Inserindo o desvio: 
Grupo RM(calculado) (cm
3
 mol
-1
) RM(Literatura) (cm
3
 mol
-1
) Desvio (%) 
-CH2- 4,72 4,62 -2,16 
-H 1,056 1,10 +4 
-OH 2,58 2,63 +1,86 
 
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CONCLUSÃO 
O devido experimento possibilitou-nos a entender a grande importância de um 
refratômetro, visto que através deste instrumento podemos determinar propriedades 
relevantes acerca de diversas substâncias, como foi o caso do NaCl(aq). Através dessa prática 
descobrimos uma concentração X de NaCl e o índice de refração da mesma substância em 
concentrações diferentes. Foi possível também encontrar uma função e gerar um gráfico. 
Além disso, a determinação da Refração Molar (RM) de três grupos, também foi possível, 
através do índice de refração de alguns componentes. Como exemplo, a Refração Molar do 
CH2 a partir do Metanol e do Etanol. Portanto, entendemos a importância do Refratômetro 
como um instrumento de uso ‘geral’ e sua devida finalidade: Determinar a identidade de uma 
substância desconhecida, desde a sua concentração até o qual de pureza da mesma partindo 
do seu índice de refração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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BIBLIOGRAFIA 
 
Apostila para aulas práticas - QUI148 
 
Links de consulta: 
brasilescola.uol.com.br/o-que- e/fisica/o-que- e-refracao.htm - (Acesso em 27/08, 12h20) 
sites.ifi.unicamp.br/laboptica/15-refratometria- abbe-e- pulfrich/ -(Acesso em 27/08, 12h51) 
mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/indice-refracao.htm - (Acesso em 27/08, 13h12)