Luciana Azevedo Martins

Introdução

O fundamento da refratometria é bem simples. Quando uma luz penetra num liquido ela muda de direção (refração). O ângulo de refração indica a mudança de direção do feixe de luz. Um refratômetro obtém e transforma os ângulos de refração em valores de índices de refração. O refratômetro é um instrumento simples que pode ser usado para medir concentrações de soluções aquosas, consumindo apenas umas poucas gotas da solução.

O índice de refração absoluto de um meio pode ser obtido experimentalmente e é dado pela relação: .

A lei de Snell - Descartes relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de refração:

Sen Ѳ1 / Sen Ѳ2 = n2/n1

Onde:

Ѳ1 = ângulo de incidência (ângulo que o raio incidente faz com a normal, N)

Ѳ2 = ângulo de refração (ângulo que o raio refratado faz com a normal, N)

n = índice de refração relativo

n2 = índice de refração do meio 2

n1 = índice de refração do meio 1

Figura 1: Esquema físico de refração

No caso da experiência realizada foi determinado os índices de refração pra diferentes concentrações de soluções de etanol em água e de hexano em heptano.

O índice de refração é uma propriedade física importante de sólidos, líquidos e gases. A medida de índice de refração pode ser usada para determinar a concentração de uma solução pois o índice de refração dela varia com a concentração.

Quando o ângulo de incidência ou de refração for maior que o ângulo limite (L), o raio sofre uma reflexão total. No refratômetro de Abbe se mede o ângulo limite da reflexão total, sendo que é possivel se distinguir dois métodos de medição, um por transmissão onde a luz incide razante, e outro por reflexão através da reflexão total.

Figura 2: Refratômetro de Abbe.

Os principais componentes do refratômetro de Abbe são o prisma de medição, a objetiva de focalização, e o círculo graduado de cristal com microscópio de leitura.

Sobre o ângulo crítico, ele é o maior ângulo de incidência capaz de produzir refração. Para ângulo maior que o ângulo crítico, não ocorre mais refração e sim ocorre a refração total, isto é, o raio incidente é totalmente refletido.

O prisma de medição esta montado em um sistema que pode girar em torno de um eixo horizontal, juntamente com o prisma de iluminação. As bases dos dois prismas (medida e iluminação) formam um espaço pequeno para receber a amostra, e estão presos por uma dobradiça que permite um movimento de abertura.

Figura 3: Seção Transversal e vista por cima do prisma inferior.

Figura 4: Caminho da Luz através do refratômetro de ABBE.

O bloco de prismas possui terminais para conexão de água termorregulada para garantia da estabilidade da temperatura do sistema, assim como um termômetro acoplado a esse corpo para acompanhamento da temperatura.

Juntos a esse bloco estão também dois espelhos, um para iluminação da escala e o outro para refletir a luz do Na para o interior do prisma (Linha D do sódio com l = 589.29 nm - no centro das duas linhas).

Objetivos:

Determinar as curvas de índices de refração de uma solução não ideal (etanol em água) e de uma solução ideal (hexano em heptano).

Metodologia e Procedimento Experimental:

O refratômetro é composto essencialmente por quatro partes:

- Telescópio;

- Um conjunto de prismas;

- Círculo graduado de cristal com microscópio de leitura;

- Prismas de compensação

Abriu-se o conjunto de prismas e limpou as superfícies de vidro com papel absorvente, evitando-se tocar as superfícies com outros objetos. Com a pipeta, colocaram-se algumas gotas de água destilada no prisma inferior e fecharam-se os prismas. Focalizou-se o espelho de maneira que a janela mais próxima do conjunto fosse bem iluminada. Adaptou-se o telescópio até que as linhas cruzadas estivessem em foco. Giraram-se os prismas com o botão giratório até a fronteira luz-escuro coincidir com a interseção das linhas cruzadas. Melhorou-se a imagem da fronteira luz-escuro e eliminaram-se as cores girando o compensador. Leu-se o índice de refração diretamente na escala.

Limpou-se os prismas com o papel absorvente e repetiu-se todo o procedimento para o etanol absoluto, etanol comercial, solução de etanol em água com frações molares: 0,1; 0,2;0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9. E, também, para hexano, heptano, e solução de hexano em heptano nas mesmas frações molares da solução de etanol em água.

Resultados e Discussão:

Após aferir as soluções de etanol em água e hexano em heptano, previamente preparadas, chegou-se aos seguintes valores para os índices de refração :

Água Etanol 0,1 M Etanol 0,2 M Etanol 0,3 M Etanol 0,4 M Etanol 0,5 M Etanol 0,6 M Etanol 0,7 M Etanol 0,8 M Etanol 0,9 M Etanol Absoluto

1,328 1,343 1,352 1,355 1,357 1,358 1,358 1,357 1,356 1,355 1,355

Tabela 1: Índice de Refração de soluções de etanol em água.

Analisando os dados da tabela 1 podemos observar que há um desvio positivo da Lei de Raoult. Esta lei expressa à linearidade das propriedades físicas de uma solução em relação à variação da fração molar de um soluto em um solvente, sendo considerada a solução que obedece a essa Lei como uma solução ideal, ou seja, essa lei expressa a linearidade das propriedades físicas de uma solução. Uma solução é considerada ideal quando as moléculas das espécies presentes apresentam grande