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Miscibilité

Qu’est-ce que la miscibilité ?

La miscibilité est la propriété de deux substances de se mélanger complètement. Elle peut donc également être définie comme la capacité de deux substances à former une solution homogène. Il s’agit d’un terme généralement utilisé pour décrire les substances liquides. Cependant, au-delà de cette application, on peut également parler de la miscibilité des solides et des gaz. Lorsque l’on parle de miscibilité, il convient de souligner que celle-ci ne dépend pas de la proportion de certaines quantités. En d’autres termes, cette miscibilité se produit indépendamment du fait que l’un ou l’autre élément représente une proportion plus ou moins importante.

La miscibilité est donc un terme chimique décrivant la propriété de certaines substances. Il existe des liquides qui sont miscibles quelle que soit leur proportion et d’autres qui ne sont « miscibles » que dans une certaine proportion. Dans ce dernier cas, en effet, ils ne seraient pas considérés comme miscibles, précisément en raison de ce que nous avons dit plus haut.

Différences entre miscibilité et solubilité

Il est très fréquent de confondre solubilité et miscibilité. Les termes sont similaires, mais pas identiques. En effet, l’une des principales différences est que la solubilité se produit toujours à l’intérieur d’un certain spectre. Cela signifie que les substances peuvent se combiner de manière plus ou moins importante et que l’on parle alors de solutions solubles ou très solubles. La miscibilité, en revanche, est une propriété qui ne fait pas de distinction entre les degrés. En d’autres termes, il n’y a pas de substances plus ou moins miscibles en combinaison : soit elles sont miscibles, soit elles ne le sont pas. Au sens strict, lorsque deux substances sont miscibles, il n’y a pas de couches, de séparation ou de précipités. Il n’y a pas non plus de mélange partiel. Miscible signifie donc que deux substances sont totalement solubles l’une dans l’autre, quelles que soient leurs proportions.

Comment la miscibilité est-elle mesurée ?

Pour expliquer comment la miscibilité est mesurée, il faut expliquer le comportement des substances non miscibles ou non miscibles. Lorsque deux substances ne sont pas miscibles, elles ne se mélangent pas complètement pour produire une substance homogène. Lorsqu’elles sont combinées, elles ne forment pas de couches et donnent lieu à un mélange hétérogène ou non intégré. Le cas le plus connu de ce phénomène est celui de l’huile et de l’eau.

La miscibilité de deux substances peut donc être déterminée visuellement. Si deux substances s’unissent et, au lieu de se mélanger de manière homogène, forment des « couches », elles ne sont pas miscibles.

Cependant, il existe des méthodes avancées pour mesurer le niveau de miscibilité de deux substances. L’une d’entre elles est la spectroscopie – une forme d’analyse chromatographique – ou la viscosimétrie. Les autres méthodes comprennent l’osmométrie et la calorimétrie. La miscibilité de deux substances de laboratoire est généralement représentée par des graphiques. Le fait qu’il existe des substances ayant fait l’objet de travaux répétés en laboratoire signifie que les valeurs sont connues et qu’il n’est pas nécessaire d’analyser les substances ou les mélanges séparément.

Facteurs influençant la miscibilité

Différents facteurs influencent la miscibilité des substances. Le premier de ces critères est la polarité. Les substances ayant une polarité similaire sont miscibles. Dans le cas des solvants non polaires, ils sont maintenus ensemble par des forces appelées « forces de Van Der Waals », qui limitent le nombre maximum de liaisons à ne pas dépasser pour que les molécules de solvants polaires puissent être interposées et mélangées. Les solvants polaires sont donc généralement mélangés à d’autres solvants non polaires.

Parallèlement, le poids de la chaîne d’hydrocarbures joue également un rôle. Il s’agit bien sûr des composés organiques et de l’analyse de leur miscibilité ou non dans l’eau. L’éthane, par exemple, est une substance miscible à l’eau qui ne contient que deux atomes de carbone. Cependant, le 1-butanol en a quatre et n’est donc pas miscible avec l’eau.

Exemples de liquides miscibles et non miscibles

Voici une liste de substances miscibles et non miscibles et leur comportement lorsqu’elles sont mélangées.

Exemples de substances non miscibles

Le cas le plus connu – comme mentionné ci-dessus – est celui de l’huile et de l’eau. Il s’agit de substances non miscibles qui peuvent s’assembler, mais qui finissent par se séparer et former des couches. Toutefois, outre l’huile et l’eau, il existe d’autres substances telles que le méthanol et le cyclohexane, l’eau et le benzène ou l’eau et le toluène.

En ce qui concerne les gaz, il convient de noter que tous les gaz sont miscibles à des pressions normales. Cependant, à des pressions et des températures élevées, le phénomène d’immiscibilité peut se produire. Dans ce cas, les particules comprimées se comportent davantage comme des liquides. C’est précisément ce qui se passe avec certaines vapeurs comme le benzène et l’eau, qui ne sont pas miscibles à haute pression.

Dans le cas des solides, il existe également des exemples où aucun alliage ne se forme et qui sont donc considérés comme des solides non miscibles. Ces solides peuvent se mélanger lorsqu’ils sont sous forme liquide, mais ils se séparent lorsqu’ils se solidifient. Le cobalt et le cuivre en sont un exemple.

Exemples de substances miscibles

L’eau et l’éthanol sont deux substances miscibles. Quelles que soient leurs proportions, ils se mélangent et forment une substance homogène. D’autres exemples sont le xylène et l’hexane ou, comme mentionné ci-dessus, les gaz à pression normale. Ces gaz miscibles comprennent l’hélium et l’azote ou l’éthanol et la vapeur d’eau.

Les solides miscibles forment des alliages, c’est-à-dire qu’ils se mélangent à l’état liquide et se solidifient par la suite. Les solides miscibles peuvent donc être définis comme tous les solides qui donnent lieu à des alliages : le fer et le carbone ou le cuivre et le zinc, entre autres.