Resumen
En esta practica se realizaron diferentes soluciones de la mezcla etanol-agua, con un refractómetro (véase anexo 1), se leyó y registro el índice de refracción de las diferentes soluciones, se realizó la curva de calibración (porcentaje concentración de etanol contra índice de refracción), se tomó un muestra de la torre de destilación fraccionada (véase anexo 1), se leyó y registro su índice de refracción para conocer la concentración de etanol-agua que se encuentra en la columna, posteriormente se procedió a calcular el coeficiente Csf.
Introducción
Se denomina refractometría, al método óptico de determinar la velocidad de propagación de la luz en un medio homogéneo, la cual se relaciona directamente con la densidad de este. Para emplear este principio se utiliza la refracción de la luz, (la cual es una propiedad físicafundamental), y la escala de medición de este principio se llama índice de refracción [1]

El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma mas precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud [2].
Objetivo
Conocer la concentración que se encuentra en la torre de destilación fraccionada de la mezcla etanol-agua, con ayuda de la curva de calibración y obtener el coeficiente Csf
Marco Teórico
Un refractómetro mide el grado a elcual la luz es desviada cuando se mueve desde el aire en una muestra y utilizada típicamente para determinar el índice de refracción de una muestra líquida. El índice de refracción se determina comúnmente como parte de la caracterización de muestra liquidas, algo similar a lo que ocurre con el punto de fusión de muestras sólidas.
El índice de refracción también se utiliza comúnmente para
Identificar o a confirmar la identidad de una muestra comparando su índice de refracción a los valores conocidos.
Determinar la pureza de una muestra comparando su índice de refracción al valor para la sustancia pura.
Determinar la concentración de un soluto en una solución comparando el índice de refracción de la solución con una curva estandar (curva de calibración).
Los refractómetros ofrecen una lectura de concentración en grados Brix[3].
Procedimiento
1. Preparar soluciones porcentuales de etanol-agua con las siguientes concentraciones
% Etanol
% Agua.
Verificar el refractómetro y sus aditamentos para utilizarlo, registrar la temperatura del termómetro y mantenerla constante durante el transcurso de la practica y la lectura de los índices de refracción.
3. Colocar cada muestra en el refractómetro y medir su índice de refracción.
4. Proceder hacer la curva de calibración con base a las diferentes mezclas de etanol-agua.
5. Tomaruna muestra de la torre de destilación fraccionada, colocarla en el refractómetro y leer su índice de refracción y encontrar su concentración.
6. Hacer los calculos correspondientes para encontrar el coeficiente Csf
Calculos
Nomenclatura.


















Los datos obtenidos en esta practica se muestran en la tabla 23.1
ml de agua.
ml de etanol
Concentración
(% de etanol)
Índice de refracción.
5
0
0
1.333
4
1
20
1.342
3
2
40
1.350
2
3
60
1.358
1
4
80
1.363
0
5
100
1.365
Tabla 23.1 tabla de concentraciones de etanol e índice de refracción.
Con la información anterior se realizó la curva de calibración con las concentraciones de etanol y su índice de refracción.

Grafica 23.1 Curva de calibración, índice de refracción contra concentración porcentual de etanol. Obtenida a una temperatura de 20°C.

La muestra que tomamos de la columna de destilación tiene un índice de refracción de 1.345 (a 20°C), con la ayuda de la curva de calibración encontramos que la concentración de la muestra es de 27.5 % de etanol.
Para obtener el coeficiente Csf se utiliza la siguiente ecuación 23.1 [4].
(23.1
Todos los términos de la ecuación se calculan para la mezcla etanol-agua.
Para calcular el calor (Q) se utiliza la ecuación 23.2
(23.2)
Donde:
R = 2 KW = 2000 W
I = 220 Amperes (A).Para calcular ρMezLencontramos la ecuación (23.3) [4].
(23.3
Dónde:
T=20°C
x1=.275

Para calcular µMezL la calculamos mediante la ecuación (23.4) [4].
(23.4)


Para calcular la tención superficial de la mezcla (σMez) se utiliza la ecuación (23.5) [4].
(23.5
Donde σ1 y σ2 se pueden calcular con las siguientes ecuaciones:
(23.6)

(23.7)

Sustituyendo en la ecuación 21.5 obtenemos:

Para calcular el término CPL se utiliza la ecuación (23.8) [5].
(23.8


Tsat = Temperatura a la que hierve el líquido = 78.2°C
El calor latente de vaporización hfg lo podemos calcular de la siguiente manera:
(23.9)
Donde:



Densidad del vapor = 0, porque es un valor muy pequeño.
Temperatura del solido = 100 °C
El número de Prandtl se obtuvo de agua a 20° C.


Despejando la ecuación 23.1



Conclusiones
Las curvas de calibración son una herramienta muy útil, ya que con su ayuda podemos conocer las concentraciones de diferentes tipos de mezclas. La cuerva de calibración que se realizó nos sirvió para conocer la concentración de etanol que se encontraba en la torre de desti lación fraccionada (en el hervidor), con este valor se pudieron hacer calculos correspondientes y por ende facilitarnos el calculo del coeficiente Csf.