Beispiele für nicht mischbare Flüssigkeiten

Manche Flüssigkeiten mischen sich leicht wie perfekte Partner. Alkoholische Getränke wie beispielsweise Whisky, Wein und Bier sind allesamt Mischungen aus Wasser und Alkohol. Andere Flüssigkeiten mischen sich überhaupt nicht. Wenn Sie zum Beispiel eine Flasche Öl und Wasser schütteln, können Sie sie vermischen, aber sobald Sie die Flasche ins Regal zurückbringen, trennen sich die beiden. Flüssigkeiten, die sich nicht mischen und gemischt bleiben, werden als nicht mischbar bezeichnet.

Gleiches löst Gleiches ist eine einfache Faustregel, die Chemiker verwenden, wenn sie beurteilen, wie löslich eine Verbindung ist wahrscheinlich in einem gegebenen Lösungsmittel sein, und die gleiche Regel gilt für die Bestimmung, ob zwei Flüssigkeiten mischbar. Die Regel hat damit zu tun, wie Atome Elektronen teilen. Sauerstoff und Stickstoff sind viel egoistischer als Kohlenstoff oder Wasserstoff, daher weisen Moleküle, die Sauerstoff oder Stickstoff enthalten, die an Kohlenstoff oder Wasserstoff gebunden sind, Regionen auf, in denen Elektronen ungleichmäßig geteilt werden; dieser Teil des Moleküls wird als polar bezeichnet. Regionen, die überwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, sind dagegen unpolar, weil die Elektronen hier gleichmäßiger verteilt werden. Ein Stickstoff- oder Sauerstoffatom, an das ein Wasserstoffatom gebunden ist, ist so polar, dass es mit Sauerstoff- oder Stickstoffatomen an anderen Molekülen schwache Bindungen bilden kann, die als Wasserstoffbrücken bezeichnet werden.

Wie löst sich auf, wie sagt, dass sich Flüssigkeiten wahrscheinlich gut mischen werden, wenn sie eine ähnliche Polarität und Fähigkeit zur Wasserstoffbindung haben. Je ähnlicher sie in Bezug auf diese beiden Eigenschaften sind, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie sich gut mischen. Flüssigkeiten, die sich in diesen Eigenschaften stark unterscheiden, sind dagegen wahrscheinlich nicht mischbar.

Wie Sie es vom Like-Dissolves-Like-Prinzip erwarten würden, sind Lösungsmittel auf Wasser- und Kohlenwasserstoffbasis in der Regel nicht mischbar. Gängige Beispiele sind Hexan (C6H14), Toluol (C7H8) und Cyclohexan (C6H12). Benzin ist eine Mischung aus Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln wie Hexan, weshalb Benzin und Wasser sich nicht vermischen. Toluol ist ein übliches Lösungsmittel in Farbverdünnern und anderen Industriechemikalien, die sich typischerweise auch schlecht mit Wasser mischen.

Das vielleicht häufigste Beispiel für nicht mischbare Flüssigkeiten sind Öl und Wasser. Pflanzenöle werden aus Fetten hergestellt; diese enthalten Sauerstoffatome als Teil einer sogenannten Estergruppe, aber an die Sauerstoffatome sind keine Wasserstoffatome gebunden; Während also diese Sauerstoffatome Wasserstoffbrückenbindungen annehmen können, haben sie keinen Wasserstoff, den sie verwenden können, um eine Wasserstoffbrücke mit einem anderen Molekül zu bilden. Auch der überwiegende Teil des Fettmoleküls ist Kohlenwasserstoff, so dass der größte Teil des Moleküls unpolar ist. Deshalb neigen Fettmoleküle dazu, sich sehr schlecht mit Wasser zu vermischen.

Genau wie Wasser neigen andere hochpolare Lösungsmittel dazu, mit reinen Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln nicht mischbar zu sein. Hexan beispielsweise lässt sich nicht mit hochpolarem Methanol (CH3OH) oder Eisessig (C2H4O2) mischen, da es keine Wasserstoffbrückenbindungen mit diesen Molekülen eingehen kann und zu unpolar ist. Dimethylsulfoxid ist ein weiteres polares Lösungsmittel, das sich gut mit Wasser mischt, sich jedoch nicht mit Hexan oder Cyclohexan und anderen üblichen Kohlenwasserstofflösungsmitteln vermischt.