Porque é que o azeite e a água não se misturam? — John Pollard

Vejam a lição completa em: http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-oil-and-water-mix-john-pollard

O sal dissolve-se na água; o azeite não. Porquê? Pensemos num copo de água como um grande salão de baile onde as moléculas de água estão sempre à procura de pares para dançar — e dançam muito com iões de sal. John Pollard explica como dois princípios da Química, a energética e a entropia, estabelecem as regras no salão de baile.

Lição de John Pollard, animação de Andrew Foerster.

Porque é que o sal se dissolve
na água, mas o azeite não?

Numa só palavra: química.

Mas isso não satisfaz, pois não?

A razão por que o sal se dissolve
e o azeite não,

reduz-se a dois princípios importantes

para tudo o que acontece:

a energética

e a entropia.

A energética trata principalmente

das forças de atração entre as coisas.

Quando olhamos para o azeite
ou o sal na água,

concentramo-nos nas forças
entre partículas

numa escala muitíssimo pequena,

a nível molecular.

Para dar uma ideia desta escala,

num copo de água, há mais moléculas

do que as estrelas
que conhecemos no universo.

Todas essas moléculas
estão em constante movimento,

movendo-se, vibrando e girando.

O que impede que essas moléculas
voem para fora do copo

são as interações de atração
entre as moléculas.

A força das interações
entre a água e outras substâncias

é aquilo a que nos referimos
quando falamos em energética.

Podemos imaginar as moléculas da água

envolvidas numa dança permanente,

uma espécie de dança da quadrilha,

em que estão sempre a mudar
de par, ao acaso.

Em palavras simples,

a capacidade das substâncias
em interagir com a água,

equilibrada com a forma como se alteram,

como a água interage consigo mesma,

desempenha um papel importante
para explicar

porque é que certas coisas
se misturam bem na água

e outras não.

A entropia descreve, basicamente,

a forma como as coisas e a energia
se organizam

com base no movimento aleatório.

Por exemplo, pensem no ar duma sala.

Imaginem todos os diversos
arranjos possíveis no espaço

para os biliões de partículas
que compõem o ar.

Alguns desses arranjos podem ter
todas as moléculas de oxigénio aqui

e todas as moléculas de azoto ali,

em separado.

Mas são muitos mais os arranjos possíveis

que misturam essas moléculas
umas com as outras.

Assim, a entropia favorece a mistura.

A energética lida
com as forças de atração.

Assim, se estão presentes
forças de atração,

é possível reforçar
a probabilidade de alguns arranjos

quando as coisas são atraídas
umas para as outras.

É sempre o equilíbrio destas duas coisas

que determina o que acontece,

A nível molecular,

a água é formada por moléculas de água,

compostas por dois átomos de hidrogénio
e um átomo de oxigénio.

Enquanto água líquida, estas moléculas

executam uma dança de quadrilha
permanente e aleatória

a que se chama a rede
de ligação de hidrogénio.

A entropia favorece a continuação
permanente dessa dança.

Há sempre mais formas
de todas as moléculas da água

se organizarem numa dança da quadrilha,

do que se as moléculas de água
executassem uma dança em linha.

Assim, a dança de quadrilha
continua permanentemente.

O que acontece quando
deitamos sal na água?

A nível molecular,

o sal é feito de dois iões diferentes,

o cloro e o sódio,

que estão organizados
como uma parede de tijolo.

Aparecem no salão de baile
como um grande grupo em formação

e, a princípio, sentam-se aparte,

tímidos e um pouco relutantes
em se separarem em iões individuais,

para se juntarem à dança.

Mas, lá no fundo, esses bailarinos tímidos

só querem que alguém
os convide para dançar.

Quando uma molécula de água
esbarra num deles, por acaso,

e o puxa para a dança,
afastando-o do grupo,

lá vão eles.

Depois de entrarem na dança
já não voltam atrás.

A adição de mais iões de sal

acrescenta mais passos possíveis
na dança da quadrilha,

por isso é melhor para eles
continuar a dançar com a água.

Agora, vejamos o azeite.

Com o azeite, as moléculas
estão interessadas em dançar com a água,

por isso, a entropia favorece
a sua entrada na dança.

O problema é que as moléculas do azeite
usam vestidos de baile gigantescos

e são muito maiores do que
as moléculas da água.

Por isso, quando uma molécula
de azeite é puxada,

o seu tamanho é prejudicial para a dança

e para a troca aleatória de pares
realizada pelas moléculas da água,

uma parte da dança muito importante.

Além disso, não são grandes bailarinas.

As moléculas da água tentam envolver
as moléculas do azeite na dança,

mas estão sempre a tropeçar
nos vestidos delas

e a ocupar todo o espaço
do salão de baile.

Há muito mais formas
de as moléculas da água dançarem

quando o azeite sai da pista de dança,

por isso a água rejeita o azeite

empurrando-o para o banco
para o pé das outras.

Em breve, depois de postas de lado
uma série de moléculas de azeite,

elas juntam-se para se lamentarem

de as moléculas da água
serem tão injustas

e unem-se enquanto grupo.

Assim, é esta combinação
das interações entre as moléculas

e as configurações
que lhes estão disponíveis

quando se movimentam ao acaso

que dita se se misturam ou não.

Por outras palavras,
a água e o azeite não se misturam

porque não constituem bons pares de dança.