Sekoittuvuuteen

Sekoittuvuus, eli miscibility, tarkoittaa kahden nesteen kykyä sekoittua toisiinsa kokonaisuudessaan muodostaen yhden homogeenisen liuoksen. Täydellinen sekoittuvuus on mahdollista esimerkkien mukaan veden ja etanolien kaltaisissa seoksissa, kun taas monet nesteet, kuten vesi ja öljy, ovat immiscible eli ne eivät muodosta tasalaatuista liuosta ja muodostavat erillisen faasin.

Termodynaaminen perusta sekoittuvuudelle voidaan esittää Gibbsin vapaamäärän muutoksella ΔG_mix = ΔH_mix − TΔS_mix. Jos ΔG_mix on negatiivinen, seoksesta voi muodostua homogeeninen liuos. Sekoittuvaisuuteen vaikuttavat sekä entalpiamuutokset (ΔH_mix) että entropian (ΔS_mix) muutokset; lämpötilan vaihtelu voi muuttaa ΔG_mixin arvoa, jolloin liuos voi muuttua osittain sekoittuvasta kokonaan sekoittuvaan tai päinvastoin. Yleisesti ottaen signaalit ilmenevät erityisesti kahden faasin muodostavissa järjestelmissä sekä polymeerien ja liuottimien tapauksissa, joissa lämpötilan muutos voi muuttaa sekoittuvuuden.

Käytännön ilmaisut ja faasiinvestoinnit kuvaavat sekoittuvuutta erilaisilla kaavioilla. Binary (kaksikomponenttisten) faasDiagrammit osoittavat alueet, joilla nesteet ovat täysin sekoittuvia tai osittain/sekaisuudeltaan erillisiä. UCST (upper critical solution temperature) ja LCST (lower critical solution temperature) kuvaavat lämpötilaan liittyviä muutoskohtia, joissa sekoittuvuus muuttuu kokonaiseksi tai osittaiseksi.

Sekoittuvuutta mitataan ja arvioidaan visuaalisesti tai instrumentaalisesti. Esimerkkejä mittausmenetelmistä ovat turbiditeetin seuranta, cloud point -mittaukset, differentiaalinen skannaussalautuma (DSC) ja spektroskopia.

Esimerkkejä: vesi ja etanoliksi sekoittuvat kokonaan, kun taas vesi ja öljy ovat pääasiassa immiscible. Sekoittuvuutta hyödynnetään laboratorioissa, teollisuudessa ja lääke- sekä elintarviketeollisuudessa liuottimien valinnassa, koostumusten formuloinnissa ja materiaalien seosaineiden suunnittelussa.