Деякі рідини легко змішуються, як ідеальні партнери. Такі алкогольні напої, як віскі, вино та пиво, - це все суміші води та алкоголю. Інші рідини взагалі не змішуються. Наприклад, якщо ви струшуєте пляшку, наповнену олією та водою, ви можете змусити їх перемішатися, але як тільки ви повернете пляшку на полицю, ці дві розділяться. Рідини, які не змішуються і залишаються змішаними, кажуть, що не змішуються.
Like Розчиняє Like
Подібне розчиняється, як це, - це просте правило, яке хіміки використовують, оцінюючи, наскільки розчинна сполука ймовірно, знаходиться в даному розчиннику, і те саме правило справедливо для визначення, чи є дві рідини змішується. Правило пов’язане з тим, як атоми діляться електронами. Кисень і азот набагато більш егоїстичні, ніж вуглець або водень, тому молекули, що містять кисень або азот, зв’язані з вуглецем або воднем, мають ті області, де електрони розподіляються нерівномірно; ця частина молекули називається полярною. Натомість регіони, утворені переважно з вуглецю та водню, є неполярними, оскільки електрони тут розподіляються більш рівномірно. Атом азоту або кисню з приєднаним до нього атомом водню настільки полярний, що може утворювати слабкі зв’язки, звані водневими зв’язками з атомами кисню або азоту на інших молекулах.
Подібне розчиняється, як каже, що рідини, ймовірно, будуть добре змішуватися, якщо вони мають однакову полярність і здатність до зв’язування водню. Чим більше вони схожі за цими двома характеристиками, тим більша ймовірність, що вони добре змішаються. Натомість рідини, які суттєво відрізняються за цими характеристиками, можуть бути не змішуються.
Вода та вуглеводневі розчинники
Як і слід було очікувати від принципу подібних розчинених речовин, розчинники на основі води та вуглеводнів, як правило, абсолютно не змішуються. Поширені приклади включають гексан (C6H14), толуол (C7H8) та циклогексан (C6H12). Бензин - це суміш вуглеводневих розчинників, таких як гексан, тому бензин і вода не змішуються. Толуол є загальним розчинником у розріджувачах фарб та інших промислових хімічних речовин, і вони, як правило, погано змішуються з водою.
Вода та олія
Мабуть, найпоширенішим прикладом рідин, що не змішуються, є олія та вода. Рослинні олії виготовляються з жирів; вони дійсно містять атоми кисню як частину так званої складної ефірної групи, але атоми кисню не мають приєднаних до них водню; отже, хоча ці атоми кисню можуть приймати водневі зв’язки, вони не мають водню, який вони можуть використовувати для утворення водневого зв’язку з іншою молекулою. Крім того, переважна більшість молекул жиру є вуглеводнями, тому більша частина молекули неполярна. Ось чому молекули жиру, як правило, дуже погано змішуються з водою.
Метанол та вуглеводневі розчинники
Подібно до води, інші високополярні розчинники, як правило, не змішуються з чистими вуглеводневими розчинниками. Наприклад, гексан не буде змішуватися з високополярним метанолом (CH3OH) або льодовиковою оцтовою кислотою (C2H4O2), оскільки він не має здатності утворювати водневі зв’язки з цими молекулами і є надто неполярним. Диметилсульфоксид - ще один полярний розчинник, який добре змішується з водою, але не змішується з гексаном або циклогексаном та іншими звичайними вуглеводневими розчинниками.