Para que dos líquidos se mezclen, la energía que rompe la atracción entre las moléculas dentro de los líquidos debe ser superada por la energía liberada cuando se mezclan los dos líquidos, conocida como entalpía.
La polaridad en líquidos comúnmente utilizados como disolventes es una propiedad que puede evitar la mezcla debido a la entalpía. Los líquidos polares tienen moléculas con extremos positivos y negativos que se atraen para formar fuertes enlaces intermoleculares. Los líquidos no polares se mantienen unidos por fuerzas de van der Waals más débiles. Los líquidos con polaridades similares pueden mezclarse, pero las moléculas de baja polaridad no pueden superar los enlaces fuertes en un líquido de mayor polaridad, por lo que permanecen separados.
Aceite y agua
El ejemplo clásico de líquidos inmiscibles es el aceite y el agua. El agua es muy polar; el extremo positivo de hidrógeno de la molécula forma enlaces de hidrógeno especialmente fuertes con el extremo negativo de oxígeno de otra molécula de agua. El aceite en este ejemplo puede ser cualquier grasa líquida o incluso aceite de motor. El aceite es una molécula no polar, por lo que cuando se juntan los dos líquidos, no se mezclan. Además de la entalpía, el agua es un caso especial donde la entropía también evita la mezcla en lo que se conoce como el efecto hidrofóbico.
Pentano y ácido acético
La polaridad es un continuo en lugar de un valor de uno u otro. El pentano es un hidrocarburo con cinco carbonos y tiene un índice de polaridad de cero. El ácido acético hace que el vinagre sea agrio y tiene un índice de polaridad moderadamente alto de 6.2. El ácido acético puro puede mezclarse con líquidos polares y algunos líquidos no polares como el xileno y el tolueno, pero no puede mezclarse con líquidos muy no polares como el pentano y el hexano. La entalpía mantiene estos dos líquidos separados.
Plata fundida y plomo
No todos los ejemplos de líquidos inmiscibles son líquidos a temperatura ambiente. Por ejemplo, el plomo fundido solo puede absorber 1.6 por ciento de zinc y el zinc fundido solo puede absorber 1.2 por ciento de plomo, son funcionalmente inmiscibles. La diferencia entre la energía libre de Gibbs, una medida de entalpía relacionada aquí con la electronegatividad, es lo que divide a los metales. Este conjunto particular de líquidos inmiscibles es importante industrialmente porque la plata es mucho más miscible en zinc que en el plomo, por lo que el zinc se utiliza para extraer plata de los minerales de plomo.
Sulfuros de hierro y silicatos en magma
Los líquidos inmiscibles incluso forman algunas características geológicas. Los magmas de sulfuro de hierro y silicato no se mezclan porque la energía libre de Gibbs de los minerales separados es menor que la energía libre de Gibbs de la mezcla. Estas gotitas pueden eliminar otros minerales, como el cobre, el níquel y los metales del grupo del platino, que son miscibles en el sulfato de hierro. Cuando hay suficiente magma de sulfato de hierro, las gotitas se funden para formar una capa, creando depósitos de metal a medida que el magma se enfría.
