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,
num 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 água e outras substâncias
é o que queremos dizer com "energética".
Pode-se imaginar as moléculas
de água como que numa dança constante,
meio como uma dança de quadrilha,
na qual 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
numa dança de quadrilha
constante e aleatória
chamada de rede
de ligação de hidrogênio.
A entropia faz com que a quadrilha
continue o tempo todo.
Há sempre mais formas de disposição
das moléculas de água
numa dança de quadrilha,
se comparadas às moléculas de água
realizassem uma dança em fileiras.
Então, a dança de quadrilha é constante.
Assim, o que acontece quando
se põe sal na água?
Bem, em nível molecular,
o sal, na verdade, é composto
por dois íons diferentes,
o cloro e o sódio,
organizados 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
usam 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.
Assim que um grande
número de "óleos"
tiverem sido postos de 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.