De ce nu se amestecă apa şi uleiul? - John Pollard

View full lesson: http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-oil-and-water-mix-john-pollard

Sarea se dizolvă în apă; dar uleiul nu. De ce? Vă puteţi gândi la un pahar de apă, ca la o mare petrecere dansantă în care moleculele de apă îşi schimbă întotdeauna partenerii de dans -- şi mai degrabă ar dansa cu un ion de sare. John Pollard explică, cum două principii chimice, energetica şi entropia, fac legile pe ring.

Lecţie de John Pollard, animatie de Andrew Foerster.

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.