Por que o sal se dissolve na água e o óleo não?
Bem, em uma palavra: química.
Mas isso não é suficiente, certo?
Bem, a razão pela qual o sal se dissolve na água e o óleo não
se resume às duas grandes razões
pelas quais tudo acontece:
a energética
e entropia.
A energética lida principalmente
com as forças de atração entre as coisas.
Quando vemos óleo ou sal na água,
nosso foco são as forças entre as partículas
em uma escala extremamente pequena,
em nível molecular.
Para se ter uma ideia dessa proporção,
em um copo com água,
existem mais moléculas
do que estrelas conhecidas no universo.
Mas todas essas moléculas estão em movimento constante,
movimentando-se, vibrando e girando.
O que impede que quase todas as moléculas
simplesmente saiam voando do copo
são as interações de atração entre as moléculas.
A força das interações
entre a própria água e outras substâncias
é o que queremos dizer com "energética".
Você pode imaginar as moléculas de água como que
numa dança constante,
meio como uma dança de quadrilha,
onde elas constantemente e aleatoriamente trocam de parceiras.
De forma simples, a habilidade que as substâncias têm
de interagir com a água,
contrabalanceadas pela forma como elas se separam,
como a água interage consigo mesma,
em grande parte explica
por que certas coisas se misturam bem com a água
e outras não.
A entropia basicamente descreve
a forma como as coisas e a energia podem se organizar,
com base no movimento aleatório.
Por exemplo, imagine o ar em uma sala.
Imagine todas as diferentes disposições possíveis
no espaço, para as trilhões de partículas
que compõem o ar.
Algumas dessas disposições
talvez mostrem todas as moléculas de oxigênio deste lado
e todas as moléculas de nitrogênio daquele lado,.
separadas.
Mas a mais comum das possíveis disposições
é a em que as moléculas se misturam umas com as outras.
Então, a entropia favorece a mistura.
A energética lida com as forças de atração.
Então, se as forças de atração estiverem presentes,
a probabilidade de algumas disposições
pode ser intensificada,
disposições em que as coisas atraem-se entre si.
Então, é sempre o equilíbrio entre essas duas coisas
que determina o que acontece.
Em nível molecular,
a água é composta de moléculas de água,
formadas por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.
As moléculas de água em estado líquido se atraem
em uma uma dança de quadrilha constante e aleatória,
que é chamada de rede de ligação de hidrogênio.
A entropia faz com que
a dança de quadrilha continue o tempo todo.
Há sempre mais formas
de disposição das moléculas de água
em uma dança de quadrilha,
se comparadas às moléculas de água
realizassem uma dança em fileiras.
Então, a dança de quadrilha é constante.
Mas o que acontece quando se põe sal na água?
Bem, em nível molecular,
o sal, na verdade, é composto por dois íons diferentes,
de cloro e de sódio,
que se organizam como uma parede de tijolos.
Eles chegam para a dança
como um grande grupo em formação
e, a princípio, ficam meio de lado,
tímidos e um pouco relutantes em se separarem
em íons individuais para se juntarem à dança.
Mas, secretamente, esses dançarinos tímidos
só precisam que alguém os convide para dançar.
Então, quando a água aleatoriamente esbarra em um deles
e os tira de seu grupo para dançar,
eles vão.
E, uma vez que entram na dança,
eles não saem mais.
Na verdade, a adição de íons de sal
acrescenta mais possíveis posições de dança
na dança de quadrilha.
Então, para eles é melhor que permaneçam dançando com a água.
Agora, vejamos o óleo.
Com o óleo, as moléculas ficam meio que interessadas
em dançar com a água,
então a entropia favorece que eles se juntem à dança.
O problema é que as moléculas de óleo
estão usando vestidos de baile gigantes,
e são bem maiores que as moléculas de água.
Então, quando uma molécula de óleo entra,
seu tamanho é realmente problemático para a dança
e para a troca aleatória de parceiros
que a água realiza,
uma parte muito importante da dança.
Além disso, elas não são boas dançarinas.
As moléculas de água tentam trazer
as moléculas de óleo para a dança,
mas elas ficam esbarrando em seus vestidos
e ocupando todo o espaço da pista de dança.
Há muitas outras formas de a água dançar
quando o óleo deixa a pista,
então a água repele o óleo,
empurrando-o de volta para o banco, com os outros.
Logo logo, quando um grande número de "óleos"
tiverem sido postos para escanteio,
eles se reúnem para se compadecerem
sobre como a água é injusta
e se juntam, formando um grupo.
Então, é essa combinação
de interações entre as moléculas
e as disposições possíveis para elas
quando estão se movendo aleatoriamente
que indicam se vão se misturar.
Em outras palavras, a água e o óleo não se misturam
porque simplesmente não são bons parceiros de dança.