¿Porqué la sal se disuelve en el agua pero el aceite no?
Bueno, en una palabra: química.
pero eso no nos dice mucho, ¿cierto?
La causa por la que la sal se disuelve en el agua y el aceite no
se reduce a las dos grandes razones
de por qué ocurren todas las cosas:
energética
y entropía.
La energética trata básicamente
con las fuerzas de atracción entre las cosas.
Cuando analizamos el aceite o la sal en el agua,
nos concentramos en las fuerzas entre partículas
en una escala muy muy muy pequeña:
el nivel molecular.
Para que te hagas una idea de esta escala,
en un vaso de agua
hay más moléculas
que estrellas conocidas en el universo.
Todas estas moléculas están en movimiento constante;
se mueven, vibran y giran.
Lo que impide que la mayoría de estas moléculas
salgan despedidas del vaso
son las interacciones atractivas entre moléculas.
La fuerza de las interacciones
entre el agua, en sí misma, y otras sustancias
es lo que implicamos cuando decimos energética.
Puedes imaginarte las moléculas de agua
bailando constantemente,
algo así como un baile de cuadrilla,
en donde los bailarines constantemente intercambian parejas.
En pocas palabras, la capacidad de las sustancias
de interactuar con el agua
equiparada con el cómo se alteran,
cómo interactúa el agua consigo misma,
juega un papel importante al momento de explicar
por qué ciertas cosas se mezclan bien con el agua
y otras no.
La entropía describe basicamente
la manera en que se acomodan las cosas y la energía
según el movimiento aleatorio.
Por ejemplo, piensa en el aire dentro de un cuarto.
Imagínate todas las ubicaciones posibles
en el espacio para esos trillones de partículas
que componen el aire.
Algunos de esos arreglos
pueden tener todas las moléculas de oxígeno de este lado
y todas las de nitrógeno de este,
separadas.
Pero es mucho más problable
que esas moléculas estén mezcladas unas con otras.
Entonces, la entropía favorece la mezcla.
La energética trata de las fuerzas atractivas.
Por eso, si las fuerzas atractivas están presentes,
la probabilidad de que se den algunos arreglos
puede incrementarse,
aquellos en los que las cosas se atraen mutuamente.
Es siempre el equilibrio entre estos dos factores
lo que determina lo que ocurre.
A nivel molecular,
el agua está compuesta por moléculas de agua
formadas por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
En estado líquido, estas moléculas se encuentran
en un constante baile de cuadrilla,
que se llama la cadena de enlace del hidrógeno.
La entropía favorece
que se mantenga esta danza de cuadrilla.
Siempre hay más maneras
en que todas las moléculas de agua pueden organizarse
en un baile,
comparado con las moléculas de agua si
bailaran en línea.
Así, el baile constantemente continúa.
Entonces, ¿qué sucede cuando pones sal en el agua?
Bueno, en el nivel molecular,
en realidad la sal se compone de dos diferentes iones,
cloro y sodio,
que se organizan como una pared de ladrillos.
Se presentan en el baile
como un gran grupo en formación
y se sientan al lado en un principio,
tímidos y un poco reacios a separarse
en iones individuales para unirse a la danza.
Pero en secreto, los tímidos bailarines
solo quieren invitar a alguien a unirseles.
Así, cuando un agua topa al azar en uno de ellos
y los empuja al baile lejos de su grupo,
van.
Y una vez que entran en el baile,
no vuelven a salir.
Y de hecho, la adición de los iones de sal
agrega más posibles posiciones de baile
en el baile,
así que es favorable para ellos seguir bailando con el agua.
Ahora, vamos a tomar aceite.
Con el aceite, las moléculas están algo interesadas
en bailar con el agua,
así que la entropía favorece que se unan a la danza.
El problema es que las moléculas del aceite
llevan unos vestidos gigantescos,
y son mucho más grandes que las moléculas de agua.
Así que, cuando sacan una molécula de aceite,
su tamaño es muy perjudicial para el baile
y para el intercambio al azar de parejas
que el agua hace,
una parte muy importante de la danza.
Además, no son grandes bailarines.
las moléculas de agua tratan de bailar
con las moléculas del aceite,
pero solo siguen chocando con sus vestidos
y ocupando todo el espacio en la pista de baile.
Hay más maneras en las que el agua puede bailar
cuando el aceite llega a la pista,
entonces el agua expulsa el aceite,
haciendolo que regresa a sentarse con los otros.
Muy pronto, cuando un gran número de aceites
han sido dejados a un lado,
se unen para compadecerse
acerca de lo injusto que el agua está siendo
y se juntan como grupo.
Es esta combinación
de las interacciones entre moléculas
y las configuraciones disponibles para ellos
cuando se mueven al azar
lo que dicta si se mezclan.
En otras palabras, agua y aceite no se mezclan
Porque no son buena pareja de baile.