RELATORIO FISICO-QUÍMICA - REFRATOMETRIA docx

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REFRATOMETRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
O índice de refração de um meio material é um parâmetro físico muito importante 
porque define as suas propriedades ópticas. A técnica que determina o valor do 
índice de refração de materiais e estuda seu comportamento em função de 
agendes e estímulos externos é determinado de refratometria. Em geral, esse 
índice é dependente de parâmetros internos – que dizem respeito à estrutura 
atômica ou molecular do material – e de parâmetros externos – temperatura, 
comprimento de onda da radiação, pressão, campo elétrico e magnético etc – 
sendo responsável por originar vários fenômenos ópticos, tais como dispersão 
cromática, efeito termo-óptico e eletro-óptico, efeito Faraday, entre outros. As 
aplicações da refratometria são exploradas também em diversas linhas de 
produção de industrias, tais como de bebidas, farmacêuticas, processamento de 
alimentos e de óleos vegetais, cosméticos, celulose, papel e polímeros, pelo fato 
de podermos obter informações sobre concentração e composição de soluções 
e misturas de solventes através do conhecimento do índice de refração. 
A determinação do índice de refração dos materiais é obtida através da 
interação de onda eletromagnética com a matéria, pois o estudo e analise dessas 
interações trazem informações sobe seu índice de refração. Essas informações 
podem ser obtidas por vários métodos, dentre eles o uso do refratômetro de 
Abbe, que nesta prática será usado para determinar a concentração de uma 
solução binária de líquidos, por meio do índice de refração, utilizando um gráfico 
do índice de refração em função da concentração de várias soluções de dois 
líquidos. 
 
Figura 1 – Refratômetro de Abbe e percurso da luz no seu interior 
A refração molar de uma substância é aproximadamente a soma das 
refrações molares dos grupos de elétrons nela existentes. A refração molar é, 
portanto, uma propriedade aditiva e constitutiva e com dimensões de volume, 
expressa em mL.mol-1. 
O valor de r é praticamente independente da temperatura e da pressão, 
dependendo, apenas, da natureza da substância e de  . Seu valor multiplicado 
pela massa molar (MM) da substância é a refração molar (RM): 
 
R
n
n
x
M
M =
−
+
2
2
1
2 
 
 
OBJETIVO 
 
Este trabalho prático tem como objetivos: 
i) 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 do H, metileno (-CH2-), e hidroxila (-
OH); 
 
ii) Determinar o índice de refração de uma mistura binária em 
proporções conhecidas, construir a curva padrão do índice de 
refração em função da concentração e utilizar esta curva na 
obtenção da concentração de uma mistura problema. 
 
 
MATERIAIS E REAGENTES 
• Refratômetro de Abbe 
• Pipetas graduadas (1 mL) 
• Metanol, etanol, 1-propanol, 1-butanol, acetona, clorofórmio, n-hexano 
• Misturas de acetona e clorofórmio nas frações molares de 0,0; 0,1; 0,2; 0,3; 
0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 e 1,0 
• Mistura problema 
 
 
PARTE EXPERIMENTAL 
Colocou-se o refratômetro próximo a uma fonte de luz de modo a iluminar o 
sistema do prisma. Os aparelhos mais modernos possuem iluminação própria. 
Abriu-se e girou-se o sistema do prisma de modo que a superfície do 
componente opaco ficasse na posição horizontal. Colocou-se 3 gotas do metanol 
nesta superfície. Fechou-se o sistema rapidamente a fim de evitar a evaporação 
do líquido. 
Procurou-se a posição do sistema do prisma em que a linha de separação 
luz-sombra ficasse bem nítida e exatamente no cruzamento das linhas do 
retículo da ocular. 
Leu-se e anotou-se o índice de refração na Tabela 1. Abriu-se o sistema do 
prisma e fez-se a limpeza com papel macio embebido em éter ou tetracloreto de 
carbono. 
Leu-se os índices de refração do etanol, 1-propanol, 1-butanol, n-hexano e 
anotou-se na Tabela 1. 
Leu-se os índices de refração das misturas de acetona / clorofórmio de 
frações molares entre 0,0 e 1,0 e o da mistura problema. Anotou-se os valores 
na Tabela 3. 
 
 
APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 
 
Anotou-se os valores lidos no refratômetro na Tabela 1 e os cálculos 
refração molar foram efetuados para cada substância utilizando a equação de 
Refração molar (RM): 
 
TABELA 1: Valores de massa molar (MM), densidade (), índice de refração (n) 
e refração molar (RM) das substâncias. 
Substância MM / gmol-1  / g/mL (20°C) n RM / mL.mol-1 
Metanol 32,04 0,7914 1,334 8,35 
Etanol 46,07 0,7893 1,365 13,04 
1-propanol 60,09 0,8035 1,385 17,52 
1-butanol 74,12 0,8098 1,399 22,14 
n-hexano 86,17 0,6603 1,377 30,02 
 
Cálculos: 
 Utilizando a equação: R
n
n
x
M
M =
−
+
2
2
1
2 
, substituindo os valores, temos: 
 
𝑅𝑀(𝑀𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = 
1,3342 − 1
1,3342 + 2
𝑥 
32,04
0,7914
= 8,35 𝑚𝐿. 𝑚𝑜𝑙−1 
𝑅𝑀(𝐸𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = 
1,3652 − 1
1,3652 + 2
𝑥 
46,07
0,7893
= 13,04𝑚𝐿. 𝑚𝑜𝑙−1 
𝑅𝑀(1−𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑛𝑜𝑙) = 
1,3852 − 1
1,3852 + 2
𝑥 
60,09
0,8035
= 17,52𝑚𝐿. 𝑚𝑜𝑙−1 
𝑅𝑀(1−𝑏𝑢𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = 
1,3992 − 1
1,3992 + 2
𝑥 
74,12
0,8098
= 22,14𝑚𝐿. 𝑚𝑜𝑙−1 
𝑅𝑀(𝑛−ℎ𝑒𝑥𝑎𝑛𝑜) = 
1,3772 − 1
1,3772 + 2
𝑥 
86,17
0,6603
= 30,02𝑚𝐿. 𝑚𝑜𝑙−1 
 
A diferença entre a refração molar de dois álcoois que diferem entre si por 
um grupo metileno (-CH2-) dará a contribuição deste grupo. Consequentemente, 
com os 3 resultados obtidos, tem-se o valor médio de RM do grupo metileno. 
RM(-CH2-) = RM(Etanol) – RM(metanol) = 13,04 – 8,35 = 4,69 mL.mol-1 
RM(-CH2-) = RM(1-propanol) – RM(etanol) = 17,52 – 13,04 = 4,48 mL.mol-1 
RM(-CH2-) = RM(1-butanol) – RM(1-propanol) = 22,14 – 17,52 = 4,62 mL.mol-1 
 
Média dos três valores encontrados: 
 
RM(CH2) 
3
 = (4,69+ 4,48+ 4,62) /3 = 4,60 
 
A partir da refração molar do n-hexano obtém-se a refração molar do 
radical -H, RM (-H). 
( )R R RM H M n hexano M CH( ) ( ) ( )( )− −= −
1
2
6
2
 
𝑅𝑀(−𝐻) = 
1
2
((30,02 − (6 𝑥 4,60)) = 1,21 𝑚𝐿. 𝑚𝑜𝑙−1 
 
Subtraindo-se da refração molar de um álcool a refração molar dos grupos 
-CH2- e -H, é obtida a refração molar do grupo hidroxila. Para cada um dos 4 
álcoois foi feito este cálculo e, a partir dos valores encontrados, obtemos o valor 
médio de RM (-OH): 
 
RM(-OH) = RMetanol – R(CH2) – R(-H) = 8,35 – 4,60 – 1,21 = 2,54 
RM(-OH) = REtanol – 2R(CH2) – R(-H) = 13,04 – 9,2 – 1,21 = 2,63 
RM(-OH) = R1-propanol – 3R(CH2) – R(-H) = 17,52 – 13,8 – 1,21 = 2,51 
RM(-OH) = R1-butanol – 4R(CH2) – R(-H) = 22,14 – 18,4 – 1,21 = 2,53 
 
RM(−OH)
4
= 
2,54+2,63 +2,51+2,53
4
= 2,55 𝑚𝐿. 𝑚𝑜𝑙−1 
 
TABELA 2: Valores de refração molar (RM) e erro relativo % dos grupos 
 
Grupo 
RM / mL.mol-1 E % 
 Calculado por 
diferença 
Literatura a 20 o C 
-CH2- 4,60 4,62 0,44 
-H 1,21 1,10 10,0 
-OH 2,55 2,63 3,04 
 
 
Anotou-se os índices de refração lidos para as misturas de acetona e clorofórmio 
e, também, o índice de refração da mistura problema (x) na Tabela 3. 
 
 
TABELA 3: Valores dos índices de refração das misturas acetona – clorofórmio 
com diferentes frações molares. 
Fração Molar 
(xacetona) 
Índice de 
Refração 
Fração molar 
(xacetona) 
Índice de 
Refração 
0,00 1,446 0,60 1,393 
0,10 1,438 0,70 1,385 
0,20 1,430 0,80 1,378 
0,30 1,422 0,90 1,370 
0,40 1,413 1,00 1,360 
0,50 1,404 x = 0,55 1,399 
 
 
Usando os valores do índice de refração da acetona, do clorofórmio e de 
suas misturas, traçamos uma curva de índice de refração versus fração molar da 
acetona acima. 
A partir desta curva padrão, a concentração da mistura problema pode ser 
avaliada. Pela equação da reta obtida podemos calcular a concentração x da 
mistura problema. 
 
y = 0,0865x + 1,4468 
x = 0,55 
 
CONCLUSÃO 
A partir desta prática conseguimos determinar o índice de refração de alguns 
índices orgânicos da série homóloga de álcoois e de um hidrocarboneto, a partirda fórmula de refração molar. Determinamos o incide de refração de uma mistura 
binária, e por meio de uma curva padrão obtemos a concentração da mistura 
problema, que foi de 0,55 para um índice de refração de 1,399 mL.mol-1. 
 
 
 
y = -0.0865x + 1.4468
R² = 0.9988
1.350
1.360
1.370
1.380
1.390
1.400
1.410
1.420
1.430
1.440
1.450
1.460
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
Índice de refração versus Fração molar da Acetona
 
 
 
Referências bibliográficas 
 
Ribeiro, Rafael Alves de Souza – Refratômetro por ondas evanescentes em 
guias de ondas planares – São Carlos, 2010. Dissertação (Metrado em Ciência 
– Área de concentração: Física aplicada) – Instituto de Física de São Carlos da 
Universidade de São Paulo.