Wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht, beispielsweise von Luft auf Glas, ändern sich sowohl die Geschwindigkeit der Lichtstrahlen als auch ihre Ausbreitungsrichtung. Als Brechungsindex bezeichnen Wissenschaftler das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, die konstant ist, zur Lichtgeschwindigkeit im Medium. Der Brechungsindex des Mediums ist proportional zur Winkeländerung der Lichtstrahlen. Wissenschaftler führen normalerweise Brechungsindexmessungen an relativ reinen Flüssigkeiten durch, um deren Reinheit zu überprüfen. Brechungsindexmessungen können jedoch auch an Flüssigkeitsgemischen durchgeführt werden. Wenn der Experimentator außerdem die Identität und die Mengen jeder Komponente einer Mischung oder Formulierung kennt, kann er oder sie einen geschätzten Brechungsindex berechnen.
Berechnen Sie den Molenbruch X jeder Komponente der Mischung. Der Molenbruch einer gegebenen Komponente A ist gegeben durch "X(A) = (Mol von A) / (Mol von allen Substanzen)" und die Mole einer Substanz werden durch Mol = (Gramm Substanz) / (Formel Gewicht der Substanz).
Betrachten Sie beispielsweise eine Mischung aus 10,0 g Hexan, 10,0 g Toluol und 10,0 g Cyclohexan. Die Formelgewichte dieser Substanzen betragen 86,18, 92,14 bzw. 84,16 Gramm pro Mol. Die Mischung enthält daher 0,116, 0,109 und 0,119 Mol dieser Verbindungen. Der Molenbruch von Hexan ist daher X(Hexan) = 0,116 / (0,116 + 0,109 + 0,119) = 0,337, während die Molenbrüche von Toluol und Cyclohexan 0,317 bzw. 0,346 betragen.
Bestimmen Sie die Brechungsindizes aller Komponenten in der Mischung. Diese Informationen sind normalerweise in Nachschlagewerken wie dem „The Merck Index“ sowie in Online-Datenbanken (siehe Ressourcen) verfügbar. In Fortsetzung des Beispiels aus Schritt 1 betragen die Brechungsindizes von Hexan, Toluol und Cyclohexan 1,3749, 1,4969 bzw. 1,4262.
Multiplizieren Sie den Molenbruch jeder Komponente mit dem Brechungsindex dieser Komponente und summieren Sie dann alle Produkte, um den geschätzten Brechungsindex der Mischung zu bestimmen. In Fortsetzung des Beispiels aus Schritt 2 wäre der Brechungsindex der Mischung "n (Mischung) = (0,337 * 1,3749) + (0,317 * 1,4969) + (0,346 * 1,4262) = 1,431."