Mengapa minyak tidak menyatu dengan air? - John Pollard

Simak materi selengkapnya: http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-oil-and-water-mix-john-pollard

Garam larut dalam air; minyak tidak. Mengapa? Bayangkan gelas berisi air sebesar dan seramai pesta dansa di mana molekul air selalu berganti pasangan dansa - dan mereka lebih senang berdansa dengan ion garam. John Pollard menjelaskan bagaimana dua prinsip kimia, energetika dan entropi, menguasai lantai dansa.

Materi oleh John Pollard, animasi oleh Andrew Foerster.

Mengapa garam larut dalam air
sedangkan minyak tidak?

Singkatnya, kimia,

tetapi jawaban ini kurang
memuaskan, bukan?

Alasan kenapa garam larut
sedangkan minyak tidak

disebabkan dua alasan utama

mengapa sesuatu bisa terjadi:

energetika

dan entropi.

Energetika terutama berkaitan

dengan gaya tarik antar benda.

Jika kita melihat minyak
atau garam dalam air

kita berfokus pada gaya antar partikel

dalam skala yang sangat kecil,

pada tingkat molekul.

Sebagai gambaran skalanya,

di dalam segelas air,

terdapat lebih banyak molekul

daripada bintang yang kita kenal
di jagat raya.

Semua molekul ini bergerak konstan,

bergerak, bergetar, dan berputar.

Yang mencegah hampir semua molekul ini

terbang keluar dari gelas

adalah interaksi tarik-menarik
antar molekul.

Kekuatan interaksi

antara sesama molekul air
dan zat-zat lainnya

adalah yang kita sebut energetika.

Bayangkan molekul air berpartisipasi

dalam dansa yang konstan,

semacam square dance

di mana mereka selalu bertukar
pasangan secara acak.

Singkatnya, kemampuan zat

untuk berinteraksi dengan air

diimbangi caranya mengacaukan

interaksi sesama molekul air,

berperan penting untuk menjelaskan

mengapa zat tertentu bisa
menyatu dengan air

sementara lainnya tidak.

Entropi pada dasarnya menggambarkan

bagaimana zat dan energi dapat tersusun

berdasarkan gerakan acak.

Contohnya, udara di dalam ruangan.

Bayangkan semua susunan
potensial yang berbeda-beda

di ruangan dengan triliunan partikel

yang membentuk udara.

Sebagian susunan itu

mungkin semua molekul
oksigennya ada di sini

dan semua molekul
nitrogennya ada di sana,

dalam kondisi terpisah.

Namun jauh lebih banyak
susunan potensial

memiliki molekul yang saling membaur.

Jadi, entropi suka berbaur.

Energetika berkaitan dengan gaya tarik.

Jadi, jika ada gaya tarik,

potensi beberapa susunan

dapat ditingkatkan,

yaitu zat yang saling tarik-menarik.

Jadi, keseimbangan antar keduanya

selalu menentukan apa yang terjadi.

Pada tingkat molekuler,

air terdiri dari molekul air,

yang tersusun dari 2 atom hidrogen
dan 1 atom oksigen.

Sebagai benda cair, semua
molekul ini turut serta dalam

square dance yang konstan dan acak

yang disebut jaringan ikatan hidrogen.

Entropi membantu menjaga

square dance itu terus berjalan.

Selalu ada cara lain

untuk menyusun semua molekul air

dalam square dance,

alih-alih jika molekul air itu

menarikan line dance.

Square dance pun terus berjalan.

Lalu, apa yang terjadi jika garam
dimasukkan ke dalam air?

Pada tingkat molekuler,

garam sebenarnya terdiri dari
dua ion yang berbeda,

klorin dan natrium,

yang ditata seperti dinding bata.

Mereka muncul di pesta dansa

sebagai kelompok besar dalam formasi

yang mulanya duduk di tepi,

pemalu dan enggan berpisah

menjadi ion tunggal untuk ikut berdansa.

Namun diam-diam, para penari pemalu itu

hanya ingin diajak bergabung.

Jadi, ketika air menghampiri
salah satunya secara acak

dan menariknya berdansa
menjauhi kelompoknya,

mereka ikut serta.

Begitu ada di lantai dansa,

mereka tak akan keluar lagi.

Sebetulnya, penambahan ion garam ini

menambah potensi posisi dansa

dalam square dance tersebut,

sehingga mereka didorong
untuk terus berdansa dengan air.

Sekarang, lihatlah minyak.

Molekul minyak sedikit tertarik
untuk berdansa dengan air,

jadi entropi membantu mereka bergabung.

Masalahnya, molekul minyak

mengenakan gaun pesta raksasa,

dan mereka jauh lebih besar dari air,

Jadi, ketika molekul minyak ditarik,

ukuran mereka mengacaukan dansa

dan pergantian pasangan acak

yang melibatkan air,

bagian terpenting dari dansanya.

Ditambah lagi, mereka tak mahir menari.

Molekul air mencoba mengajak

molekul minyak berdansa,

tetapi mereka terus menabrak gaunnya

dan memenuhi lantai dansa.

Air lebih leluasa berdansa

jika minyak keluar dari lantai dansa,

jadi air pun mengucilkan minyak,

mendorongnya kembali duduk
bersama yang lain.

Tak lama, saat sebagian besar minyak

telah terdorong ke tepi,

mereka berkumpul untuk
saling menghibur

tentang betapa tidak adilnya air

dan terus duduk bersama dalam kelompok.

Jadi, kombinasi interaksi antar molekul

dan konfigurasi yang ada

waktu mereka bergerak acak

yang menentukan membaur
atau tidaknya mereka.

Dengan kata lain, minyak dan air
tidak menyatu

karena mereka bukan
pasangan dansa yang baik.