Refrakcja molowa (oznaczana często jako R) jest wielkością opisującą optyczną "refraktywność" jednego mola substancji. W praktyce laboratoryjnej wyznacza się ją pośrednio na podstawie współczynnika załamania światła n oraz gęstości ρ w danej temperaturze (tu: 20°C), korzystając z zależności Lorentza-Lorentza.
W typowej postaci zależność ma schemat:
R = [(n² − 1)/(n² + 2)] · (M/ρ)
gdzie M to masa molowa badanego związku, a ρ to jego gęstość w tej samej temperaturze, w której zmierzono n. Kluczowe są tu trzy elementy poprawnego rozwiązania:
- Spójność warunków pomiaru – n i ρ muszą dotyczyć tej samej temperatury (20°C), bo obie wielkości zależą od temperatury.
- Poprawne jednostki – w praktyce najczęściej używa się M w g/mol oraz ρ w g/cm3, co daje R w cm3/mol. Użycie kg/m3 bez przeliczeń prowadzi do błędnego rzędu wielkości.
- Kontrola rachunkowa – najpierw liczy się część bezwymiarową [(n² − 1)/(n² + 2)], dopiero potem mnoży przez M/ρ.
W tym zadaniu wartości n oraz ρ zostały podane w tabeli dla kwasu butanowego w 20°C, więc rozwiązanie polega na ich podstawieniu do wzoru i wykonaniu działań. Otrzymana liczba powinna odpowiadać jednemu z podanych wyników; prawidłowy rezultat to 22,12.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne? Wynik 25,90 typowo wskazuje na błąd jednostek (np. użycie innej jednostki gęstości) albo zaokrąglenia na zbyt wczesnym etapie. Wartości 15,08 i 12,22 mogą wynikać z pomylenia wzoru (np. podstawienie n zamiast n²) lub z użycia niewłaściwej masy molowej (omyłka w wzorze sumarycznym). Na egzaminie warto zawsze sprawdzić: czy użyto n², czy ρ jest w tych samych jednostkach co zakłada M/ρ oraz czy warunki 20°C są zachowane.
