Czemu sól rozpuszcza się w wodzie, a olej nie? Krótko mówiąc, to sprawka chemii, ale to niewiele wyjaśnia. Wyjaśnienie tych dwóch zjawisk sprowadza się do dwóch ważnych przyczyn wszelkich zjawisk: jest to energetyka i entropia. jest to energetyka i entropia. Energetyka dotyczy głównie sił przyciągania między obiektami. Patrząc na olej lub sól w wodzie, skupiamy się na siłach między cząsteczkami w bardzo małej skali, na poziomie cząsteczkowym. Aby oddać sens takiej skali, w szklance wody jest więcej cząstek niż znanych gwiazd we wszechświecie. Wszystkie cząstki są w ciągłym ruchu, poruszają się, wibrują i wirują. Prawie żadna z nich nie ucieka ze szklanki dzięki siłom przyciągania między nimi. Siła interakcji między wodą a innymi substancjami to właśnie energetyka. Pomyśl o cząstkach wody, zajętych ciągłym tańcem, rodzajem tańca na cztery pary, gdzie partnerzy wymieniają się losowo. Mówiąc prościej, zdolność substancji do interakcji z wodą, zbilansowana przez jej wpływ na to, jak woda reaguje z samą sobą, odgrywa ważną rolę w wyjaśnieniu, dlaczego pewne substancje mieszają się z wodą, a inne nie. Entropia opisuje rozmieszczenie substancji i energii w oparciu o przypadkowe ruchy. Pomyśl o powietrzu w pokoju. Wyobraź sobie wszystkie możliwe konfiguracje bilionów cząstek tworzących powietrze. W niektórych ustawieniach cząstki tlenu mogą być tutaj, a cząstki azotu tam, rozdzielone. Jednak więcej możliwych ustawień mają cząstki zmieszane ze sobą. Entropia sprzyja mieszaniu. Energetyka radzi sobie z siłami przyciągania. Jeśli obecne są siły przyciągania, prawdopodobieństwo niektórych układów może być zwiększone, tam gdzie obiekty się przyciągają. To zawsze balans między tymi dwoma siłami decyduje o tym, co się stanie. Na poziomie cząsteczkowym woda składa się z cząstek wody, utworzonych z dwóch atomów wodoru i atomu tlenu. Jako płynna woda, cząstki te są zaangażowane w stały i przypadkowy taniec na cztery pary, zwany siecią wiązań wodorowych. Entropia sprzyja utrzymywaniu tego tańca przez cały czas. Zawsze jest więcej sposobów, na jakie cząstki wody mogą stanąć do tańca na cztery pary, porównując do cząstek wody tańczących liniowo. Taniec na cztery pary ciągle trwa. Co się dzieje, gdy dodasz soli do wody? Na poziomie cząsteczkowym, sól składa się z dwóch różnych jonów, chloru i sodu, ułożonych niczym mur. Pokazują się w tańcu jako duża, uformowana grupa. Początkowo siedzą z boku, nieśmiali i niechętni do podziału, aby przyłączyć się do tańca. Ale w sekrecie, ci nieśmiali tancerze potrzebują zaproszenia do zabawy. Kiedy woda wpadnie na nich przypadkiem i odciągnie jednego z dala od grupy - idą. i odciągnie jednego z dala od grupy - idą. Jak już raz zatańczą, nie wracają. Jak już raz zatańczą, nie wracają. Dodatek jonów soli daje więcej tanecznych możliwości w tańcu na cztery pary, co czyni go bardziej atrakcyjnym. Teraz zajmijmy się olejem. Cząstki oleju są zainteresowane tańcami z wodą, więc entropia zachęca je do przyłączenia się. Problem w tym, że cząstki oleju noszą ogromne suknie balowe i są o niebo większe niż cząstki wody. Kiedy cząstki oleju zaczną tańczyć, ich rozmiar jest uciążliwy przy wymianie partnerów wody, ważnej części tańca. ważnej części tańca. W dodatku oleje tańczą słabo. Cząstki wody próbują wciągnąć je do tańca, ale tylko odbijają się od ich sukien zajmujących całą przestrzeń parkietu. Wodzie lepiej się tańczy, kiedy olej schodzi z parkietu, więc woda spycha olej na ławkę z pozostałymi. Niebawem grupa olejów tłoczy się na boku, użalając się wspólnie na nieuczciwe zachowanie wody i trzymają w grupie. Czyli to właśnie kombinacja interakcji między cząstkami i możliwych konfiguracji podczas swobodnego ruchu dyktuje im, czy mogą się mieszać. Innymi słowy, woda i olej nie mieszają się, bo nie tworzą dobrej pary tanecznej.