Смешиваемость ( / ˌ m ɪ s ɪ ˈ b ɪ l ɪ t i / ) — свойство двух веществ смешиваться во всех пропорциях (то есть полностью растворяться друг в друге при любой концентрации ), образуя однородную смесь ( раствор ). Такие вещества называются смешивающимися (этимологически эквивалентно общепринятому термину «смешиваемый»). Термин чаще всего применяется к жидкостям, но также применим к твердым телам и газам . Примером в жидкостях является смешиваемость воды и этанола , поскольку они смешиваются во всех пропорциях. [1]
Напротив, вещества считаются несмешивающимися , если смесь не образует раствор для определенных пропорций. Например, масло не растворяется в воде, поэтому эти два растворителя являются несмешивающимися. В качестве другого примера, бутанон (метилэтилкетон) значительно растворяется в воде, но эти два растворителя также являются несмешивающимися, потому что в некоторых пропорциях смесь разделится на две фазы . [2]
В органических соединениях весовой процент углеводородной цепи часто определяет смешиваемость соединения с водой. Например, среди спиртов этанол имеет два атома углерода и смешивается с водой, тогда как 1-бутанол с четырьмя атомами углерода — нет. [3] 1-октанол с восемью атомами углерода практически нерастворим в воде, и его несмешиваемость приводит к тому, что его используют в качестве стандарта для равновесий распределения . [ 4] Карбоновые кислоты с прямой цепью вплоть до бутановой кислоты (с четырьмя атомами углерода) смешиваются с водой, пентановая кислота (с пятью атомами углерода) частично растворима, а гексановая кислота (с шестью) практически нерастворима, [5] как и более длинные жирные кислоты и другие липиды ; очень длинные углеродные цепи липидов заставляют их почти всегда не смешиваться с водой. Аналогичные ситуации возникают и для других функциональных групп, таких как альдегиды и кетоны . [ требуется ссылка ]
Несмешивающиеся металлы не способны образовывать сплавы друг с другом. Обычно смесь возможна в расплавленном состоянии, но при замерзании металлы разделяются на слои. Это свойство позволяет образовывать твердые осадки путем быстрого замораживания расплавленной смеси несмешивающихся металлов. Одним из примеров несмешиваемости металлов являются медь и кобальт , где быстрое замораживание с образованием твердых осадков использовалось для создания гранулированных материалов GMR . [6]
Некоторые металлы не смешиваются в жидком состоянии. Одним из важных с точки зрения промышленности является то, что жидкий цинк и жидкое серебро не смешиваются в жидком свинце , тогда как серебро смешивается с цинком. Это приводит к процессу Паркса , примеру экстракции жидкость-жидкость , при котором свинец, содержащий любое количество серебра, плавится с цинком. Серебро переходит в цинк, который снимается с поверхности двухфазной жидкости, а затем цинк выпаривается, оставляя почти чистое серебро. [7]
Если смесь полимеров имеет более низкую конфигурационную энтропию, чем компоненты, они, скорее всего, будут несмешиваемыми друг с другом даже в жидком состоянии. [8] [9]
Смешиваемость двух материалов часто определяется оптически. Когда две смешивающиеся жидкости объединяются, полученная жидкость становится прозрачной. Если смесь мутная, два материала являются несмешивающимися. Необходимо соблюдать осторожность при этом определении. Если показатели преломления двух материалов схожи, несмешивающаяся смесь может быть прозрачной и давать неправильное определение того, что две жидкости являются смешивающимися. [10]
