Mieszalność cieczy
Mieszalność cieczy to zjawisko dotyczące cieczy o podobnych właściwościach, zgodnie z regułą „podobne w podobnym”. Ciecze polarne dobrze mieszają się z innymi cieczami polarnymi, a ciecze niepolarne z cieczami niepolarnymi.
Rodzaje mieszalności
- Nieograniczona mieszalność – cieczy A i B mieszają się w dowolnych proporcjach, tworząc jedną fazę ciekłą (np. woda i alkohol etylowy).
- Ograniczona mieszalność – po zmieszaniu składników A i B powstają dwa roztwory, oddzielone powierzchnią fazową.
Temperatura krytyczna mieszalności
W przypadku ograniczonej mieszalności wyróżniamy:
- Dolną temperaturę krytyczną – poniżej tej temperatury cieczy A i B mieszają się bez ograniczeń.
- Górną temperaturę krytyczną – powyżej tej temperatury mieszalność jest nieograniczona.
Przykłady układów z górną i dolną temperaturą krytyczną to woda z nikotyną oraz woda z tetrahydrofuranem (THF). W wykresach równowagi przedstawia się granice obszaru współistnienia obu faz ciekłych.
Przykład układu THF i wody
Wodny roztwór THF o stężeniu 30–70% w temperaturze około 150 °C jest jednofazowy. W miarę chłodzenia, w temperaturze 130–140 °C staje się mętny, co wskazuje na wydzielanie drugiej fazy ciekłej. Rozwarstwienie znika w temperaturze 70–90 °C, w zależności od stężenia THF.
Równowaga faz
Obszary ograniczonej mieszalności mogą łączyć się z obszarami równowagi ciecz–ciało stałe, co jest wykorzystywane w procesach ekstrakcji. W układzie dwuskładnikowym, w którym znajdują się trzy fazy, nie ma stopni swobody, co prowadzi do obserwacji „przystanków” (plateau) podczas zmian temperatury.
Liczba mieszalności
Rozpuszczalnikom organicznym przypisuje się empiryczną wartość liczbową mieszalności w skali 1–31. Gliceryna ma wartość 1 (najwyższa hydrofilowość), a wazelina 31 (najwyższa lipofilowość). Rozpuszczalniki z różnicą w liczbie mieszalności poniżej 16 są zazwyczaj wzajemnie mieszalne, jak np. pirydyna i izopropanol.
