Pourquoi le sel se dissout-il dans l'eau mais pas l'huile?
En un mot, à cause de la chimie,
mais ce n'est pas suffisant, non ?
La raison pour laquelle le sel se dissout dans l'eau mais pas l'huile
se réduit à deux raisons principales
qui sont au cœur de tout :
l'énergétique
et l'entropie.
L'énergétique couvre en gros
les forces d'attraction entre les choses.
Quand on regarde de l'huile ou du sel dans l'eau,
on se concentre sur les forces entre particules
à une très, très très petite échelle,
au niveau moléculaire.
Pour vous en donner une idée,
dans un verre d'eau,
il y a plus de molécules
que d'étoiles connues dans l'univers.
Toutes ces molécules sont en mouvement constant,
remuant, vibrant et virevoltant.
Ce qui empêche la plupart de ces molécules
de s'envoler hors du verre
c'est l'interaction attractive entre molécules.
La force de ces interactions
entre l'eau et elle-même, et avec d'autres substances
c'est ce qu'on appelle l'énergétique.
Vous pouvez imaginer les molécules
dansant perpétuellement
un genre de samba,
où elles changent sans arrêt de partenaires au hasard.
Simplement, la capacité des substances
à interagir avec l'eau,
ou à ne pas interagir
comme l'eau interagit avec elle-même,
joue un rôle important pour expliquer
pourquoi certaines choses se mélangent bien dans l'eau
et d'autres non.
L'entropie décrit
la manière dont les choses et
l'énergie peuvent se combiner
à partir d'un mouvement aléatoire.
Prenez par exemple l'air d'une pièce.
Imaginez tous les arrangements
dans l'espace pour les milliers de milliards de particules
qui composent l'air.
Certains de ces arrangements
pourraient avoir toutes les molécules d'oxygène par ici
et toutes les molécules d'azote par là,
séparées.
Mais il y a beaucoup plus de combinaisons
qui mixent les molécules entre elles.
Donc, l'entropie préfère le mélange.
L'énergétique s'occupe des forces d'attration
et donc, si les forces d'attraction sont présentes
la probabilité de certaines combinaisons
peut être augmentée,
celles dans lesquelles les molécules
sont attirées par les autres.
C'est toujours l'équilibre entre ces deux aspects
qui détermine ce qui se passe.
Au niveau moléculaire,
l'eau est formée de molécules d'eau,
composées de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène.
Dans l'eau liquide, ces molécules sont constamment
en train de danser la samba,
ce qu'on appelle le réseau de liaisons hydrogène.
L'entropie préfère que
la danse ne s'arrête jamais.
il y a toujours plus de possibilités
que toutes les molécules d'eau s'arrangent
dans une samba,
plutôt que si elles dansaient
en ligne.
Donc, la samba ne s'arrête jamais.
Alors que se passe-t-il quand on ajoute du sel dans l'eau?
Et bien, au niveau moléculaire,
le sel est composé de deux ions différents,
chlorure et sodium,
qui sont agencés comme un mur de briques.
Ils arrivent sur la piste
comme un grand groupe compact
et ils s'asseyent tout d'abord sur le côté,
timides et réticents à se séparer
en ions individuels pour aller danser.
Mais en secret, ces danseurs timides
attendent juste qu'on les invite.
Et, quand l'eau tombe sur eux par hasard,
et les attire sur la piste hors de son groupe,
ils y vont.
Et quand ils commencent à danser,
ils ne reviennent pas.
En fait, l'addition des ions sels
ajoute de nouvelles possibilités de figures
à la samba,
donc ils préfèrent continuer à danser avec l'eau
Maintenant, prenons l'huile.
Pour l'huile, les molécules seraient d'accord
de danser avec l'eau,
et l'entropie voudrait bien
qu'elles rejoignent la piste.
Le problème est que les molécules d'huile
portent des robes de bal gigantesques,
qui sont bien plus grandes que les molécules d'eau.
Si bien que quand une molécule d'huile
est attrapée
sa taille vient bousculer la danse
et l'échange aléatoire de partenaires
auquel participe l'eau
est une partie importante de la danse.
En plus, elles ne sont pas bonnes danseuses.
Les molécules d'eau essaient d'inviter
les molécules d'huile dans la danse,
mais elles n'arrêtent pas de se cogner à leurs robes
et en plus, elles prennent toutela place sur la piste.
Il y a beaucoup plus de façons de danser pour l'eau
quand l'huile sort de la piste,
alors l'eau fait sortir l'huile,
et la repousse dans les coins avec les autres.
Et dès qu'un grand nombre d'huiles
a été repoussé sur le côté,
elles se réunissent pour se plaindre
de la manière dont l'eau les traite
et se regroupent ensemble.
Ainsi, c'est cette combinaison
des interactions entre molécules
et des configurations possibles
quand elles se déplacent au hasard
qui décide si elles se mélangent.
En d'autres termes, l'eau et l'huile ne se mélangent pas
parce qu'elles ne forment pas un bon couple de danseurs.