Specjaliści w zaawansowanych systemach chłodniczych i klimatyzacyjnych

Mieszalność

Czym jest mieszalność?

Mieszalność to właściwość dwóch substancji umożliwiająca ich całkowite wymieszanie. W związku z tym można ją również zdefiniować jako zdolność dwóch substancji do tworzenia jednorodnego roztworu. Jest to termin powszechnie używany do opisywania substancji płynnych. Jednak poza tym zastosowaniem można również mówić o mieszalności ciał stałych i gazów. Mówiąc o mieszalności, należy podkreślić, że nie zależy ona od proporcji określonych ilości. Innymi słowy, mieszalność ta występuje niezależnie od tego, czy jeden lub drugi element stanowi większą lub mniejszą proporcję.

Zatem mieszalność jest terminem chemicznym opisującym właściwość niektórych substancji. Istnieją ciecze, które są mieszalne niezależnie od ich proporcji i inne, które są „mieszalne” tylko w określonej proporcji. W przypadku tych ostatnich, w rzeczywistości nie byłyby one uważane za mieszalne właśnie z powodu opisanego powyżej.

Różnice między mieszalnością a rozpuszczalnością

Bardzo często ludzie mylą rozpuszczalność z mieszalnością. Terminy te są podobne, ale nie identyczne. Jedną z głównych różnic jest to, że rozpuszczalność zawsze występuje w określonym spektrum. Oznacza to, że substancje mogą łączyć się ze sobą w mniejszym lub większym stopniu i dlatego mogą być określane jako roztwory rozpuszczalne lub bardzo rozpuszczalne. Z drugiej strony, mieszalność jest właściwością, która nie rozróżnia stopni. Innymi słowy, nie ma mniej lub bardziej mieszalnych substancji w połączeniu: substancje albo są mieszalne, albo nie. Ściśle mówiąc, gdy dwie substancje są mieszalne, nie ma warstw, separacji ani osadów. Częściowe mieszanie również nie występuje. Mieszalność oznacza zatem, że dwie substancje są całkowicie rozpuszczalne w sobie nawzajem, niezależnie od ich proporcji.

Jak mierzy się mieszalność?

Aby wyjaśnić, w jaki sposób mierzy się mieszalność, należy wyjaśnić zachowanie substancji niemieszających się lub niemieszających się. Gdy dwie substancje są niemieszalne, nie wymieszają się całkowicie, tworząc jednorodną substancję. Po połączeniu zamiast tego tworzą warstwy i skutkują heterogeniczną lub niezintegrowaną mieszaniną. Najbardziej znanym przypadkiem tego zjawiska jest to, co dzieje się z olejem i wodą.

Mieszalność dwóch substancji można zatem określić wizualnie. Jeśli dwie substancje łączą się ze sobą i zamiast mieszać się jednorodnie, tworzą „warstwy”, są one niemieszalne.

Istnieją jednak zaawansowane metody pomiaru poziomu mieszalności dwóch substancji. Jednym z nich jest spektroskopia – forma analizy chromatograficznej – lub wiskozymetria. Inne metody obejmują osmometrię i kalorymetrię. Mieszalność dwóch substancji laboratoryjnych jest zwykle przedstawiana za pomocą wykresów. Fakt, że istnieją substancje, z którymi wielokrotnie pracowano w laboratorium, oznacza, że wartości są znane i nie jest konieczne analizowanie substancji lub mieszanin oddzielnie.

Czynniki wpływające na mieszalność

Na mieszalność substancji wpływają różne czynniki. Pierwszym z tych kryteriów jest polaryzacja. Substancje o podobnej polarności są mieszalne. W przypadku rozpuszczalników niepolarnych są one utrzymywane razem przez siły zwane „oddziaływaniami Van Der Waalsa”, które ograniczają maksymalną liczbę wiązań, których nie można przekroczyć, aby cząsteczki rozpuszczalników polarnych mogły się przenikać i mieszać. Dlatego rozpuszczalniki polarne zwykle mieszane z innymi rozpuszczalnikami niepolarnymi.

Jednocześnie waga łańcucha węglowodorowego również odgrywa rolę. Odnosi się to oczywiście do związków organicznych i analizy ich mieszalności z wodą. Na przykład etan jest substancją mieszającą się z wodą i zawiera tylko dwa atomy węgla. Jednak 1-butanol ma cztery atomy i dlatego nie jest mieszalny z wodą.

Przykłady mieszających się i niemieszających się cieczy

Poniżej znajduje się lista substancji mieszalnych i niemieszalnych oraz ich zachowanie po zmieszaniu.

Przykłady substancji niemieszających się

Najbardziej znanym przypadkiem – jak wspomniano powyżej – jest olej i woda. Są to niemieszające się substancje, które mogą się ze sobą łączyć, ale ostatecznie rozdzielają się i tworzą warstwy. Jednak oprócz oleju i wody istnieją inne substancje, takie jak metanol i cykloheksan, woda i benzen lub woda i toluen.

Jeśli chodzi o gazy, należy zauważyć, że wszystkie gazy są mieszalne pod normalnym ciśnieniem. Jednak przy wysokich ciśnieniach i temperaturach może wystąpić zjawisko niemieszalności. To, co faktycznie dzieje się w takich przypadkach, to fakt, że ściśnięte cząsteczki zachowują się bardziej jak ciecze. Dzieje się tak właśnie w przypadku niektórych oparów, takich jak benzen i woda, które są niemieszalne pod wysokim ciśnieniem.

W przypadku ciał stałych istnieją również przykłady, w których nie powstają żadne stopy, a zatem są one uważane za niemieszające się ciała stałe. Te ciała stałe mogą się mieszać, gdy są w postaci ciekłej; jednak rozdzielą się, gdy się zestalą. Przykładem tego jest kobalt i miedź.

Przykłady substancji mieszalnych

Woda i etanol to dwie mieszające się substancje. Niezależnie od ich proporcji, zmieszają się i utworzą jednorodną substancję. Innymi przykładami są ksylen i heksan lub – jak wspomniano powyżej – gazy pod normalnym ciśnieniem. Te mieszające się gazy obejmują hel i azot lub etanol i parę wodną.

Mieszalne ciała stałe tworzą stopy, tj. mieszają się w stanie ciekłym, a następnie krzepną. Mieszalne ciała stałe można zatem zdefiniować jako wszystkie ciała stałe, które dają początek stopom: między innymi żelazo i węgiel lub miedź i cynk.

 

 

Areacademy, zwycięzca nagrody Inicjatywa Przemysłowa Roku przyznanej przez ACR News Awards.