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Mischbarkeit

Was ist Mischbarkeit?

Mischbarkeit ist die Eigenschaft von zwei Stoffen, sich vollständig zu vermischen. Sie kann also auch als die Fähigkeit zweier Stoffe definiert werden , eine homogene Lösung zu bilden. Dieser Begriff wird im Allgemeinen für flüssige Stoffe verwendet. Über diese Anwendung hinaus kann man jedoch auch von der Mischbarkeit von Feststoffen und Gasen sprechen. Wenn von Mischbarkeit die Rede ist, sollte betont werden, dass sie nicht vom Verhältnis bestimmter Mengen abhängt. Das heißt, diese Mischbarkeit tritt unabhängig davon auf, ob das eine oder andere Element einen größeren oder kleineren Anteil ausmacht.

Die Mischbarkeit ist also ein chemischer Begriff, der die Eigenschaft bestimmter Stoffe beschreibt. Es gibt Flüssigkeiten, die unabhängig von ihrem Verhältnis mischbar sind, und andere, die nur in einem bestimmten Verhältnis “mischbar” sind. Letztere würden gerade wegen der oben genannten Tatsache nicht als mischbar gelten.

Unterschiede zwischen Mischbarkeit und Löslichkeit

Sehr häufig wird Löslichkeit mit Mischbarkeit verwechselt. Die Begriffe sind zwar ähnlich, aber nicht identisch. Einer der Hauptunterschiede besteht darin, dass die Löslichkeit immer innerhalb eines bestimmten Spektrums auftritt. Das bedeutet, dass sich Stoffe mehr oder weniger stark verbinden und daher als lösliche oder sehr lösliche Lösungen bezeichnet werden können. Die Mischbarkeit hingegen ist eine Eigenschaft, die nicht zwischen verschiedenen Graden unterscheidet. Das heißt, es gibt keine mehr oder weniger mischbaren Stoffe in Kombination: Entweder sind sie mischbar oder nicht. Wenn zwei Stoffe mischbar sind, gibt es streng genommen keine Schichten, Trennungen oder Ausfällungen. Auch eine partielle Vermischung findet nicht statt. Mischbar bedeutet also, dass zwei Stoffe ineinander vollständig löslich sind, unabhängig von ihrem Verhältnis.

Wie wird die Mischbarkeit gemessen?

Um die Messung der Mischbarkeit zu erklären, muss das Verhalten von nicht mischbaren oder unmischbaren Stoffen erläutert werden. Wenn zwei Stoffe unmischbar sind, vermischen sie sich nicht vollständig zu einer homogenen Substanz. In Kombination bilden sie stattdessen Schichten und ergeben ein heterogenes oder nicht integriertes Gemisch. Der bekannteste Fall dieses Phänomens ist der von Öl und Wasser.

Die Mischbarkeit zweier Stoffe kann also visuell bestimmt werden. Wenn zwei Stoffe zusammenkommen und statt einer homogenen Mischung “Schichten” bilden, sind sie unmischbar.

Es gibt jedoch fortschrittliche Methoden, um den Grad der Mischbarkeit zweier Stoffe zu messen. Eine davon ist die Spektroskopie – eine Form der chromatographischen Analyse – oder die Viskosimetrie. Andere Methoden sind die Osmometrie und die Kalorimetrie. Die Mischbarkeit von zwei Laborsubstanzen wird in der Regel durch Diagramme dargestellt. Da es sich um Stoffe handelt, mit denen im Labor wiederholt gearbeitet wurde, sind die Werte bekannt und es ist nicht notwendig, die Stoffe oder Gemische getrennt zu analysieren.

Die Mischbarkeit beeinflussende Faktoren

Die Mischbarkeit von Stoffen wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Das erste dieser Kriterien ist die Polarität. Stoffe mit ähnlicher Polarität sind mischbar. Im Falle von unpolaren Lösungsmitteln werden sie durch Kräfte zusammengehalten, die als “Van-der-Waals-Kräfte” bezeichnet werden und die maximale Anzahl von Bindungen begrenzen, die nicht überschritten werden darf, damit sich polare Lösungsmittelmoleküle aneinanderfügen und vermischen können. Daher werden polare Lösungsmittel in der Regel mit anderen unpolaren Lösungsmitteln gemischt.

Gleichzeitig spielt auch das Gewicht der Kohlenwasserstoffkette eine Rolle. Dies bezieht sich natürlich auf organische Verbindungen und auf die Frage, ob sie mit Wasser mischbar sind oder nicht. Ethan zum Beispiel ist ein mit Wasser mischbarer Stoff mit nur zwei Kohlenstoffatomen. 1-Butanol hingegen hat vier und ist daher nicht mit Wasser mischbar.

Beispiele für mischbare und nicht mischbare Flüssigkeiten

Nachfolgend finden Sie eine Liste von mischbaren und nicht mischbaren Stoffen und wie sie sich beim Vermischen verhalten.

Beispiele für nicht mischbare Stoffe

Der bekannteste Fall ist – wie bereits erwähnt – Öl und Wasser. Dabei handelt es sich um nicht mischbare Stoffe, die zusammenkommen können, sich aber schließlich trennen und Schichten bilden. Neben Öl und Wasser gibt es aber auch andere Stoffe wie Methanol und Cyclohexan, Wasser und Benzol oder Wasser und Toluol.

Bei Gasen ist zu beachten, dass alle Gase bei normalem Druck mischbar sind. Bei hohem Druck und hohen Temperaturen kann jedoch das Phänomen der Unmischbarkeit auftreten. Tatsächlich verhalten sich in diesen Fällen die komprimierten Teilchen eher wie Flüssigkeiten. Genau dies geschieht bei einigen Dämpfen wie Benzol und Wasser, die bei hohem Druck unmischbar sind.

Bei Feststoffen gibt es auch Beispiele, bei denen sich keine Legierungen bilden und die daher als unmischbare Feststoffe gelten. Diese Feststoffe können sich in flüssigem Zustand vermischen, trennen sich jedoch, wenn sie fest werden. Ein Beispiel hierfür sind Kobalt und Kupfer.

Beispiele für mischbare Stoffe

Wasser und Ethanol sind zwei mischbare Stoffe. Unabhängig von ihrem Verhältnis vermischen sie sich und bilden einen homogenen Stoff. Weitere Beispiele sind Xylol und Hexan oder – wie bereits erwähnt – Gase bei Normaldruck. Zu diesen mischbaren Gasen gehören Helium und Stickstoff oder Ethanol und Wasserdampf.

Mischbare Feststoffe bilden Legierungen, d. h. sie vermischen sich im flüssigen Zustand und erstarren anschließend. Als mischbare Feststoffe können daher alle Feststoffe bezeichnet werden, die eine Legierung bilden: Eisen und Kohlenstoff oder Kupfer und Zink, um nur einige zu nennen.