抽出の際の溶媒

質問

2つの溶媒を混ぜると、均等に混合するものと分離するものがあります(水と酢エチは分離、水とメタノールは混和etc)。この混和と分離を決定づける溶媒の要素は何でしょうか？極性・非極性、プロトン性・非プロトン性、密度の違いなど考えていましたがいまいちピンときません。
よろしくお願いします

回答No.1

A-Tanaka · ベストアンサー

こんばんは。
親水性の場合には、一般的に分子に極性があること電荷があることとである。つまり、この場合には混和の条件になります。

さて、それ以外の溶媒間の間では、問題文の中に掲げた要素の相補性によって混合が生じ、同類性の場合には分離が生じると思えばよいと思います。

なぜならば、混合とは溶媒間が熱力学的にも平衡状態になることであり、分離の場合には、お互いの溶媒が熱力学的には平衡状態であるが、相互に干渉しない状態になるからだと考えられませんか？

よって、そのような条件を満たす場合には、分離及び混合などの条件が満たされるのだと思います。なお、溶媒間から生じるコロイド状態なども、この条件を満たしているのです。

お礼

迅速にお答えいただきありがとうございます。
混合・分離がそれぞれ溶媒要素の相補性・非相補性によって決定づけられるということですね。納得です。
しかし、極性・非極性、プロトン性・非プロトン性どうしの相補性とは具体的にどういう状態のことを指すのでしょうか？お願いいたします。

回答No.3

etsushi1

残念ながら「２相を形成する、もしくは混和する」を決定する熱力学パラメータは存在しません。全て経験値です。
No.2の方がおっしゃるように必ず相互溶解度というものが存在し、全く溶解度が無い、というような状況はありません。そしてこの溶解度を超える量が共存すると２相になるのですが、２相になるかどうかは予測できません。この溶解度はある程度予測できますが、予測モデルでは２相を形成することが前提になっています。勿論圧倒的に体積比が大きい場合は別ですよ。ヘキサンだって数十ppmの水を溶かすので1ｍｇの水と千トンのヘキサンだったら一相になるでしょう。
今の化学ではこんなもんですかね。

お礼

ありがとうございます。すっきりしました。

回答No.2

noname#160321

相補性は理論物理の科学哲学で出てくる考えで、溶媒についてはちょっと場違いだと思います。
ps105046様に考えて頂きたいことが一つあります。
ps105046様は
>均等に混合するものと分離するものがあります
と、明確に分類されていますが、これは「科学的ではありません」。
簡単のために液体ＡとＢの２成分に絞って考えます。
ＡとＢとが「どの様な比率でも完全に混ざり合う」例は有機溶媒同士ではかなり沢山あります。極端な、水(メタノールも時々)とアルカンを除けば適りよく混ざります。これは殆ど極性(双極子モメント)の問題です。
ＡとＢが分離する場合、この時、Ａ中には「飽和溶解量のＢ」が、そしてＢ中にも「飽和溶解量のＡ」が溶けていることに注意してください。
ベンゼンと水、エーテルと水、などは分離しますが、これらの有機溶媒の瓶にその蒸気が一杯に入っている状態で(使い終わってすぐなどの時)水を入れ、掌でふたをして良く振りますと内供が減圧になっていることがよく分かります。実際にはかなりの有機溶媒は驚くほど水に溶けるのです。
ただ、水の場合、この溶解性に加えて「水素結合」が存在します。
これについては多言を要しないでしょう。
(水やフッ化水素の)水素結合だけが特別だと考えれば、他の媒体については「極性」だけで十分評価できます。
哲学は必要ありません。

お礼

分離していても、実際は少量とけているんですね。知りませんでした。
ご回答ありがとうございます。