Wenn Licht von einem Medium zu einem anderen gelangt, beispielsweise von Luft zu Glas, ändern sich sowohl die Geschwindigkeit der Lichtstrahlen als auch ihre Bewegungsrichtung. Wissenschaftler bezeichnen das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, das konstant ist, zur Lichtgeschwindigkeit im Medium als Brechungsindex. Der Brechungsindex des Mediums ist proportional zur Änderung des Winkels der Lichtstrahlen. Wissenschaftler führen normalerweise Brechungsindexmessungen an relativ reinen Flüssigkeiten durch, um deren Reinheit zu überprüfen. Brechungsindexmessungen können jedoch auch an Gemischen von Flüssigkeiten durchgeführt werden. Wenn der Experimentator die Identität und die Mengen jeder Komponente eines Gemisches oder einer Formulierung kennt, kann er einen geschätzten Brechungsindex berechnen.
Berechnen Sie den Molenbruch X jeder Komponente des Gemisches. Der Molenbruch einer gegebenen Komponente A ist gegeben durch "X (A) = (Mol A) / (Mol aller Substanzen)" und die Molen einer Substanz sind gegeben durch Mol = (Gramm Substanz) / (Formelgewicht) Substanz).
Man betrachte 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, wohingegen der Molenbruch von Toluol und Cyclohexan 0,317 bzw. 0,346 beträgt.
Bestimmen Sie die Brechungsindizes aller Komponenten im Gemisch. Diese Informationen sind normalerweise in Nachschlagewerken wie dem „The Merck Index“ sowie in Online-Datenbanken verfügbar (siehe Ressourcen). In Fortsetzung des Beispiels von Schritt 1 betragen die Brechungsindizes von Hexan, Toluol und Cyclohexan 1,3749, 1,4969 bzw. 1,4262.
Den Molenbruch jeder Komponente mit dem Brechungsindex dieser Komponente multiplizieren und dann alle Produkte summieren, um den geschätzten Brechungsindex der Mischung zu bestimmen. Wenn man das Beispiel von Schritt 2 fortsetzt, wäre der Brechungsindex der Mischung "n (Mischung) = (0,337 · 1,3749) + (0,317 · 1,4969) + (0,346 · 1,4262) = 1,431".