Miscela

Si definisce miscela un miscuglio di più sostanze chimiche, in cui le singole sostanze componenti mantengono inalterate le loro proprietà chimiche che hanno allo stato isolato.

Normalmente in natura è assai improbabile che la materia si trovi sotto forma di sostanza pura, ma il più delle volte si presenta sotto forma di miscela. I componenti di una miscela possono essere solidi, liquidi o gassosi.

Classificazione delle miscele

Una miscela è detta omogenea se è costituita da un’unica fase e i suoi componenti non sono più distinguibili all’osservazione diretta. Una miscela omogenea prende il nome di soluzione. Un esempio di miscele omogenee è rappresentato dalle leghe. Le miscele omogenee possono essere separate solo attraverso passaggi di stato che coinvolgano i componenti in maniera differente. Ad esempio il sale disciolto nell’acqua costituisce una miscela omogenea e può essere separato riscaldando la miscela: in questa maniera l’acqua evapora, mentre il sale precipita sotto forma di solido (questo processo avviene nelle saline).

Una miscela è eterogenea se è costituita da due o più fasi e i suoi componenti sono facilmente distinguibili. Una miscela eterogenea prende il nome di miscuglio. La sospensione è un esempio di miscela eterogenea. Le miscele eterogenee possono essere separate più facilmente delle miscele omogenee, anche attraverso metodi meccanici. Quando due o più sostanze si uniscono per formare un miscuglio, queste non modificano la loro intima struttura, come avviene invece nelle reazioni chimiche.

Di seguito viene riportata una classificazione più dettagliata delle miscele:

  • Miscele omogenee: si presentano in un’unica fase (diametro delle particelle <1 nm) 
    • Soluzioni 
      • leghe
      • miscele gassose
  • Miscele eterogenee: si presentano in più fasi (diametro delle particelle >1 nm) 
    • Dispersioni (diametro delle particelle >1 µm) 
      • schiume (fase dispersa: gas; fase continua: liquido)
      • emulsioni (fase dispersa: liquido; fase continua: liquido)
      • sospensioni (fase dispersa: solido; fase continua: liquido)
      • nebbie (fase dispersa: liquido; fase continua: gas)
      • fumi (fase dispersa: solido; fase continua: gas) 
    • Colloidi (diametro delle particelle <1 µm) 
      • emulsione colloidale (fase dispersa: liquido; fase continua: liquido)
      • aerosol liquido (fase dispersa: liquido; fase continua: gas)
      • aerosol solido (fase dispersa: solido; fase continua: gas)
      • schiuma colloidale (fase dispersa: gas; fase continua: liquido)
      • sol (fase dispersa: solido; fase continua: liquido)
      • schiuma solida (fase dispersa: gas; fase continua: solido)
      • gel (fase dispersa: liquido; fase continua: solido)
      • sospensione solida colloidale (fase dispersa: solido; fase continua: solido)

Diffusione molecolare

Si definisce diffusione molecolare la migrazione di molecole tra parti in contatto a diversa composizione, sia in miscele liquide o gassose, che nei solidi. La diffusione molecolare è una conseguenza dell’agitazione termica e tende a rendere, con il passare del tempo, omogenee le due parti della miscela originariamente disomogenee.

Per ognuna delle sostanze che compongono la miscela la diffusione avviene dalla zona di maggior concentrazione verso quella minore, a causa del maggior numero di molecole che attraversano una ideale superficie di interfaccia in questa direzione rispetto a quelle che l’attraversano in direzione opposta, fino a quando le concentrazioni sono uguali e ogni superficie è attraversata dallo stesso numero di molecole in entrambe le direzioni.

Miscela azeotropica

Si definisce azeotropo o miscela azeotropica una miscela di liquidi che bolle senza modificare la propria composizione, producendo un vapore di composizione uguale a quella del liquido da cui si libera.

Un azeotropo si forma quando tra le molecole di due o più sostanze si manifestano fenomeni di attrazione o repulsione dovuti alla formazione di legami intermolecolari; tali legami provocano uno scostamento del comportamento della miscela dalle condizioni di idealità definite dalla legge di Raoult. Inoltre una miscela azeotropica può presentare un punto di ebollizione più basso o più alto in ognuno dei componenti della miscela. Un azeotropo di minimo (anche detto bassobollente) presenta punto di ebollizione più basso di quello di ciascun componente; un azeotropo di massimo (anche detto altobollente) ha il punto di ebollizione superiore a quello dei ciascun singolo componente.

Miscela eutettica o eutettico

Si definisce miscela eutettica una miscela di sostanze (miscibili allo stato liquido e quasi sempre non miscibili allo stato solido) costituita da due o più componenti che non interagiscono tra loro per formare un composto che, in certi rapporti, inibisce il processo di cristallizzazione dando luogo a un sistema, detto eutettico, che ha una temperatura di fusione inferiore a quella di ciascuno dei suoi componenti (da cui il nome “facile da fondere”). Tale fenomeno avviene a causa di una reciproca riduzione della simmetria dei reticoli cristallini dei componenti, con conseguente riduzione delle forze intermolecolari e quindi abbassamento del punto di fusione; i componenti potrebbero presentare gruppi chimici che possono interagire per formare legami intramolecolari.

Una miscela eutettica, a un determinato valore di pressione costante, è caratterizzata da un ben determinato rapporto in peso tra i suoi costituenti e da un ben determinato valore di temperatura eutettica. Lo studio delle miscele eutettiche trova largo impiego nell’industria farmaceutica nella formulazione di preparazioni soprattutto per quanto attiene la compatibilità tra il principio attivo e gli eccipienti. Nella produzione del farmaco è infatti necessario anticipare la formazione dell’eutettico; ad esempio onde evitare che, durante il processo di compattazione delle compresse si possa verificare la fusione della polvere compatta, è necessario valutare i punti eutettici dei componenti della polvere.