Relatório 4 - Refratometria e Polarimetria

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO - UFRJ 
Disciplina: Físico-Química Experimental 
Nomes: Lucas Juwer Moreira e Thiago Ferreira Kerr 
Refratometria e Polarimetria 
I) INTRODUÇÃO 
A luz é um fenômeno eletromagnético. Um feixe de luz consiste em dois campos oscilantes 
mutuamente perpendiculares: um campo elétrico oscilante e um campo magnético oscilante, 
conforme figura abaixo: 
 
 
 
 
Quando a luz passa através de um polarizador, este interage com o campo de tal forma 
que o campo elétrico da luz que emerge do polarizador (juntamente com o campo magnético 
perpendicular) está oscilando apenas em um plano. Essa luz é chamada de luz polarizada no plano. 
(SOLOMONS & FRYHLE, 2005) 
 O dispositivo usado para medição do efeito de compostos opticamente ativos é chamado 
de polarímetro, que é composto por: fonte de luz, polarizador, tubo para substância, analisador e 
escala (medição do número de graus que o plano foi girado). Se o tubo do polarímetro está vazio 
ou se uma substância opticamente inativa está presente, os eixos da luz polarizada no plano e o 
analisador estarão exatamente paralelos, e caso o tubo estiver preenchido com uma substancia 
opticamente ativa, o plano de polarização da luz será girado à medida que esta passa através do 
tubo. 
Uma substância que gira a luz polarizada no plano no sentido horário é chamada de 
dextrorrotatória, e uma substância que gira a luz polarizada no plano em um sentido anti-horário 
é dita ser levorrotarória. (SOLOMONS & FRYHLE, 2005) 
Figura 1. Campos elétricos e magnéticos de um feixe de luz em um plano. 
 O número de graus que o plano é girado à medida que a luz passa através de uma solução 
de uma substância depende do número de moléculas quirais encontradas. Isso implicará no 
comprimento do tubo e da concentração da solução. A Lei de Biot unifica todos esses pontos: 
𝛼 = [𝛼] . 𝑙. 𝑐 
onde, [𝛼] = rotação específica (único para cada substância à uma determinada temperatura t e 
comprimento de onda 𝜆 ); 𝛼 = rotação observada; l = comprimento do tubo (em dm); e c = 
concentração da solução (em g/ml). 
 A refratometria é uma técnica utilizada na determinação do desvio angular sofrido por 
uma radiação (luz eletromagnética) ao passar por um meio diferente do qual estava percorrendo 
inicialmente. Esse desvio é característico para cada meio, e é conhecimento como índice de 
refração (n). no qual é regido pela lei de refração (inicialmente proposta por Snell e Descartes), 
no qual oferece a seguinte equação: 
𝑛 = 
𝑐
𝜆 𝑥 𝑓
 
Onde, c = velocidade da luz no vácuo; 𝜆 = comprimento de onda da radiação utilizada; e f = 
frequência no meio. 
 Largamente utilizada na indústria alimentícia, para determinação do índice de refração 
causado pelo açúcar em sucos, refrigerantes, cervejas etc., servem para indicar a concentração 
deste no meio em que está inserido. 
 
II) OBJETIVOS 
 Definir, experimentalmente, o índice de refração para diferentes concentrações de 
soluções aquosa de sacarose 
 Definir, experimentalmente, o ângulo de desvio para diferentes concentrações de 
soluções aquosa de sacarose, determinando o poder rotatório específico conforme a lei de 
Biot. 
III) DADOS EXPERIMENTAIS 
Após realização de todas as etapas do procedimento, obtiveram-se os seguintes dados 
mostrados na Tabela 1. 
Tabela 1. Dados Experimentais. 
Soluções aquosas de sacarose 
Concentração (g/mL) 0,000 0,025 0,050 0,100 0,150 0,200 
Índice de refração (n) 1,327399 1,334779 1,338395 1,345481 1,352531 1,359804 
Ângulo de desvio (α) 1,0° 4,0° 8,5° 13,4° 17,4° 23,6° 
 
 
IV) TRATAMENTO DOS DADOS 
A partir dos dados da Tabela 1, construiu-se o Gráfico 1, onde é possível observar a 
variação do Índice de Refração em função da Concentração. O Gráfico 2, também construído a 
partir dos dados da Tabela 1, representa a variação do Ângulo de Desvio em função da 
concentração. Para ambos gráficos foi adicionada linha de tendência, calculando o coeficiente 
angular da reta, bem como o R² (coeficiente de determinação). Para a construção dos gráficos e 
cálculo de coeficiente de determinação e coeficiente angular, utilizou-se o Excel. 
 
 
Gráfico 1 – Índice de Refração 
y = 0,1539x + 1,3296
R² = 0,9882
1,325000
1,330000
1,335000
1,340000
1,345000
1,350000
1,355000
1,360000
1,365000
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
Ín
di
ce
 d
e 
R
ef
ra
çã
o 
(n
)
Concentração (g/mL)
Índice de Refração x Concentração
 
 
Gráfico 2 – Ângulo de desvio 
 
 
 
V) DISCUSSÃO 
 Ao realizar-se os procedimentos experimentais e a construção dos gráficos 1 e 2, pode-se 
observar que há um comportamento linear tanto para o índice de refração quanto para o ângulo 
de desvio - com R² de 0,9882 e 0,9902, respectivamente – conforme esperado e discutido na 
literatura. 
 O poder rotatório específico da solução pode ser obtido utilizando a lei de Biot, ao dividir-
se o coeficiente angular da melhor reta para o Gráfico 2 pelo comprimento, em decímetros, do 
tubo polarimérico (L), utilizado no experimento. Sabendo-se que o tubo polarimérico utilizado 
nesse experimento tem 2,0dm de comprimento e que, o coeficiente angular do Gráfico 2 é 109,6, 
temos o poder rotatório específico experimental da sacarose igual a 54,8 °.mL/g.dm. 
O poder rotatório específico térico para a Sacarose, conforme o vídeo de suporte, é de 
66,5°.mL/g/dm. Dessa forma, temo um erro experimental de aproximadamente 17,6% para o 
experimento. 
 
y = 109,6x + 1,7267
R² = 0,9902
0
5
10
15
20
25
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
Â
ng
ul
o 
de
 D
es
vi
o 
(°
)
Concentração (g/mL)
Ângulo de desvio x Concentração
VI) CONCLUSÃO 
. Os experimentos feitos foram eficazes em mostrar a linearidade da alteração do índice de 
refração e do ângulo de desvio em função da concentração para soluções de sacarose. Contudo, 
os valores calculados para o poder rotatório específico estão divergentes da literatura, fora de um 
limite aceitável de erro. 
Fica evidente a presença de erros no processo experimental ao notarmos que há desvio 
angular para a solução de concentração 0,0g/mL, ou seja, para a água, uma substância que não 
possui atividade ótica e que, portanto, não deveria apresentar desvios angulares. 
Algumas possíveis fontes de erro para esse experimento são discutidas a seguir. Pode haver 
contaminação dos recipientes, alterando a concentração das soluções. A dissolução das soluções 
de sacarose pode ter sido feita de forma errada, também alterando a concentração desejada em 
cada etapa do teste. A leitura do instrumento (polarímetro), de forma analógica pode ter sido 
equivocada, bem como o limite para o “escuro” no campo de polarização. 
Como o poder rotatório específico depende da temperatura, esse fator também pode ter 
influenciado nos resultados apresentados. 
 Para garantir-se a eficácia do experimento e validade dos dados obtidos, recomenda-se a 
realização do procedimento novamente, utilizando-se de balança calibrada, equipamentos 
descontaminados, uma novo lote de sacarose e água destiladae, uma verificação do polarímetro -
a fim de garantir que os prismas e seu funcionamento está em boas condições- e, aferição da 
temperatura do laboratório, para garantir que encontra-se em temperatura ambiente. Dessa forma, 
espera-se que os resultados obtidos sejam mais próximos dos resultados teóricos. 
 
VII) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
SOLOMONS & FRYHLE. Química Organica. Rio de Janeiro: LTC, 2005. 
Roteiro da prática de Físico Química Experimental: Refratometria e Polarimetria, IQ/UFRJ