De ce sarea se dizolvă în apă, dar uleiul nu?
Explicaţia este chimia,
dar asta nu-i o explicație satisfăcătoare.
Motivul pentru care sarea se dizolvă şi uleiul nu,
vine din două mari motive
pentru care se întămplă asta:
energetica
şi entropia.
Energetica are de-a face în primul rând
cu forţele de atracţie dintre lucruri.
Când ne uităm la ulei sau la sare în apă,
ne concentrăm la forţele dintre particule
la o scară foarte, foarte mică,
nivelul molecular.
Pentru a vă da o idee asupra acestor scale,
într-un pahar de apă,
există mai multe molecule
decât stele în Univers.
Aceste molecule sunt în continuă mişcare,
mişcându-se, vibrând şi rotindu-se.
Ceea ce împiedică aproape toate moleculele
să zboare din pahar
este interacţiunea dintre molecule.
Puterea atracţiei
dintre apă, în sine şi alte substanţe
este ceea ce numim energetică.
Vă puteţi gândi la moleculele care se angajează
într-un dans constant,
un fel de dans pe ring
în care îşi schimbă în mod constant partenerii.
Simplu, abilitatea substanţelor
de a interactţona cu apa,
echilibrată cu modul în care ele se rup
câtă apă interacţionează cu sine,
joacă un rol important în explicarea
de ce anumite lucruri se amestecă bine în apă
şi altele nu.
Entropia descrie în esență
modul în care obiectele şi energia pot fi aranjate
pe baza mişcării întâmplătoare.
De exemplu, gândiţi-vă la aerul din cameră.
Imaginaţi-vă toate aranjamentele posibile
în spaţiu, pentru trilioanele de particule
care formează aerul.
Unele dintre acele argumente
pot avea toate moleculele de oxigen acolo
şi cele de nitrogen dincolo,
separat.
Dar dincolo de aranjamentele posibile
au moleculele amestecate unele cu altele.
Deci, entropia favorizează amestecul.
Energetica are de-a face cu forţele de atracţie.
Şi astfel, dacă forţele de atracţie sunt prezente,
probabil unele aranjamente
pot fi intensificate,
acelea în care componentele sunt atrase unele de altele.
Echilibrul dintre acele două
determină ce se întâmplă.
La nivel molecular,
apa e alcătuită din molecule de apă,
făcute din doi atomi de hirogen şi unul de oxigen.
În apa lichidă, aceste molecule sunt angajate
într-o constantă şi întâmplătoare mişcare
numită reţea de legături de hidrogen.
Entropia favorizează păstrarea
acestui dans tot timpul.
Sunt întotdeauna mai multe căi
în care moleculele de apă se pot aranja
într-un dans pe ring,
față decazul în care moleculele de apă
fac o linie dreaptă.
Deci, dansul pe ring continuă.
Dar ce se întâmplă când pui sare în apă?
Ei bine, la nivel molecular,
sarea este de fapt alcătuită din două feluri de ioni,
clor şi sodiu,
care sunt organizate ca un perete de cărămizi.
Ele apar în dans
ca un mare grup în formaţie
şi stau la început pe o parte,
timide şi un pic reticente din a se sparge
în ioni individuali pentru a lua parte la dans.
Dar, aceşti dansatori timizi
vor doar pe cineva cu care să se joace.
Deci, când o moleculă de apă intră brusc în una din ele
şi le atrage în dans dincolo de grupul lor,
ele merg.
Şi odată ce intră în dans,
nu mai vin înapoi.
Şi de fapt, adăugarea de ioni de sare
aduce mai multe poziţii de dans
în dansul pe ring,
deci, e mai bine pentru ele să stea să danseze cu apa.
Acum, să luăm uleiul.
Cu uleiul, moleculele sunt interesate
să danseze cu apa,
deci entropia favorizează dansul.
Problema este că moleculele de ulei
poartă nişte rochii de bal gigantice,
şi ele sunt mai mari decât moleculele de apă.
Deci, când moleculele de ulei intră,
mărimea lor perturbă dansul
şi schimbul aleator de parteneri
în care se angajează apa,
o parte foarte importantă a dansului.
În plus, nu sunt buni dansatori.
Moleculele de apă încearcă să angajeze
moleculele de ulei la dans,
dare acestea se lovesc de rochiile lor
şi monopolizează podeaua.
Sunt mul mai multe moduri în care apa poate dansa
cănd uleiul pleacă de pe ring,
aşa că apa scoate afară uleiul,
împingându-l pe bancă lângă ceilalţi.
În curând, când un mare număr de molecule de uleiuri
au fost împinse la margine,
ele fac o trupă pentru a se compătimi
despre cât de nedrepte sunt moleculele de apă
şi se strâng împreună ca grup.
Deci, această combinaţie
a interacţiunilor dintre molecule
şi configuraţia disponibilă lor
când se mişcă la întâmplare
dictează dacă se amestecă.
Cu alte cuvinte, apa şi uleiul nu se amestecă
pentru că nu sunt buni parteneri de dans.