¿Existe algún líquido comercial con índice de refracción superior a n=2?

Question

Para una aplicación necesito un líquido comercial y transparente con índice de refracción $n>2$ .

1. ¿Está disponible este tipo de líquido?

2. ¿Cuál es la composición química de esto?

En la web, sólo $n=1.81$ es una rutina.

Answer 1

Definición de índice de refracción:

$n=\frac {c}{v}$

Si n>2 significa que la velocidad de la luz en la materia es menos de la mitad que en el vacío, por lo que debe haber una fuerte interacción con la materia.

Uno de los mayores índices de refractariedad en líquidos es el 1,79(20°C) que posee una solución de azufre en yoduro de metileno( $CH_2I_2$ ). Los líquidos son menos densos que los sólidos y esto explica por qué es difícil tener un índice refractario superior a 2. He encontrado un artículo de la naturaleza que dice:

El monobromuro de selenio, Se2Br2, tiene un índice de índice de refracción más alto que el de cualquier líquido puro registrado hasta ahora. Preparado por combinación directa, el valor para $\nu$ es de 1,96±0,01 que aumenta a 2,02 al exponerse a la atmósfera, debido a la descomposición del bromuro, con separación y reabsorción del selenio.

https://www.nature.com/articles/133066b0

EDIT: A partir de un artículo más reciente(2016), el monobromuro de selenio se confirma como uno de los líquidos con mayor índice de refracción(>2). Sin embargo, el diiodometano es más fácilmente accesible comercialmente.

Un disolvente candidato prometedor es el líquido orgánico diiodometano (CH2I2), que es uno de los líquidos con los mayores índice de refracción conocido (n = 1,74). Aunque existen otros líquidos de alto índice de refracción (fenildiyodoarsina (C6H5AsI2) con n = 1,85 y el monobromuro de selenio (Se2Br2) con n= 2.1), El diiodometano tiene la ventaja clave de estar disponible comercialmente. Además, el diiodometano es un excelente disolvente, y muchas formulaciones líquidas que utilizan sales disueltas en diiodometano, que aumentan el índice de refracción e incluso están disponibles comercialmente.

https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-55-12-3165

Answer 2

Para complementar la respuesta de @blu_potatos, hay otros contendientes que tienen un índice de refracción superior a 2

1. Di/trisulfuro de arsénico y azufre y/o selenio y/o sulfuro de mercurio en disolvente de tribromuro de arsénico con un índice de refracción que oscila entre 2,0 y 2,07 (el tribromuro de arsénico parece atacar los prismas de vidrio de plomo de los refractómetros, corroyendo el metal, de naturaleza venenosa y reactiva hacia algunos minerales)
2. fósforo y/o azufre en el disolvente de sulfuro de carbono con R.I= 2.01/2.07 (el disulfuro de carbono es altamente volátil, muy inflamable y venenoso. Las soluciones que contienen fósforo blanco deben mantenerse en la oscuridad ya que la luz provoca la conversión del fósforo blanco en la forma roja que es más venenosa).
3. Selenium y/o azufre en el disolvente de fósforo con R.I =2,2-2,5 (las soluciones de selenio en fósforo no pueden almacenarse durante mucho tiempo bajo el agua ya que se descomponen).
4. Selenium en disolvente de monobromuro de selenio con R.I>2.02 (El monobromuro de selenio es inestable y se descompone en selenio)
5. Un sistema ternario de yoduro de fósforo-azufre-metileno con un I.R. de hasta 2,06 se ha observado

\begin {array}{c|c} \mathbf {componente} & \mathbf {R.I} \\\hline \text {P(sólido) a 29°C } & \text {2.15} \\ \text {P(liq.) a 44°C } & \text {2.10} \\ \text {P-S-CH2I2 a 25°C } & \text {2.06} \\ \text {P-CH2I2(satd.) a 18°C} & \text {1.94} \\ \text {CH2I2 a 15°C } & \text {1.74} \end {array}

Hay muchos otros líquidos que tienen un valor de I.R. entre 1,5 y 2,0 que son estables y pueden utilizarse comercialmente. Vea las referencias

Referencias

1. http://www.minsocam.org/ammin/AM40/AM40_398.pdf (1-4)
2. http://www.minsocam.org/ammin/AM21/AM21_245.pdf (5)
3. https://www.osapublishing.org/DirectPDFAccess/71A8545D-AFC6-6350-82F044C815273272_338928/ao-55-12-3165.pdf?da=1&id=338928&seq=0&mobile=no

Answer 3

Las soluciones de fósforo en disulfuro de carbono no sólo son malolientes y tóxicas, sino que son terriblemente propensas a incendiarse. El yoduro de metileno es cancerígeno. El selenio y sus compuestos son tóxicos y tienen un olor muy desagradable. Como estamos jugando en el mal barrio de la tabla periódica, los líquidos con alto contenido en RI son uniformemente, extremadamente desagradables.

El índice de refracción del yodo líquido es de 1,934 a 114°C https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/13642818608239022 Este podría ser el mejor candidato para realizar experimentos. La transparencia en el rango visible (por encima de 450 nm) es muy limitada, pero al menos el material no te incinerará, ni te matará, ni inducirá a tus vecinos a matarte.

Answer 4

Basándose en las dos preguntas del PO y en los diversos comentarios del mismo, el PO quiere saber si hay un líquido disponible en el mercado que, a 23°C, sea transparente en el rango de 380 a 700 nm. Tal y como el OP indicó en un comentario, el líquido debe ser "no venenoso y puede utilizarse como relleno de huecos en los refractómetros (hueco entre el prisma y las piedras)".

En las pruebas gemológicas de los índices de refracción de las piedras preciosas, el límite superior del índice de refracción es 1,81, si se utiliza un líquido de contacto en un refractómetro gemológico convencional. Véase, por ejemplo, https://www.gemsociety.org/article/measuring-gemstone-ri-1-81/ . Como se señala en este artículo de fondo, en http://gemologyproject.com/wiki/index.php?title=Refractometer los dos líquidos de contacto de alto índice de refracción son

1. una solución saturada de azufre en di-iodometano (n = 1,79) y
2. una solución saturada de azufre, di-iodometano y tetraiodoetileno (n = 1,81).

No son las soluciones más agradables, pero son mucho mejores que las posibilidades exóticas y mucho más tóxicas que "son tan tóxicas que sólo se utilizan en laboratorios especialmente equipados". (Cita de http://gemologyproject.com/wiki/index.php?title=Refractometer ).

Por lo tanto, las respuestas a las dos preguntas de la OP son "no" y "no se aplica", respectivamente.

Answer 5

Sacarosa o glucosa en H2O = aproximadamente 1,4-1,5 según la composición y la concentración

Glicerol = 1,473 Tolueno = 1,5 Clorobenceno = 1.524

Conseguir más que eso sin una inflamabilidad/toxicidad/reactividad muy alta es difícil