< Return to Video

Почему масло не растворяется в воде? — Джон Поллард

  • 0:07 - 0:10
    Почему соль растворяется в воде,
    а масло нет?
  • 0:10 - 0:12
    Одним словом — химия,
  • 0:12 - 0:14
    но мы хотим подробностей, не так ли?
  • 0:14 - 0:17
    Итак, причина, по которой
    соль растворяется, а масло — нет,
  • 0:17 - 0:19
    связана с двумя большими причинами,
  • 0:19 - 0:21
    в связи с которыми
    вообще что-то происходит:
  • 0:21 - 0:22
    энергетика
  • 0:22 - 0:23
    и энтропия.
  • 0:23 - 0:25
    Энергетика, главным образом, связана
  • 0:25 - 0:28
    с силами притяжения между объектами.
  • 0:28 - 0:31
    Если мы присмотримся
    к маслу или соли в воде,
  • 0:31 - 0:34
    то мы увидим, что происходит
    взаимодействие между частицами
  • 0:34 - 0:37
    в очень, очень,
    очень маленьком масштабе,
  • 0:37 - 0:38
    на молекулярном уровне.
  • 0:38 - 0:40
    Чтобы вы могли
    представить этот масштаб:
  • 0:40 - 0:42
    в одном стакане воды
  • 0:42 - 0:43
    больше молекул,
  • 0:43 - 0:46
    чем известных науке
    звёзд во вселенной.
  • 0:46 - 0:49
    Все эти молекулы находятся
    в постоянном движении:
  • 0:49 - 0:52
    перемещаются,
    колеблются и вращаются.
  • 0:52 - 0:55
    Именно взаимное притяжение
  • 0:55 - 0:57
    между этими молекулами не даёт
  • 0:57 - 1:00
    большинству из них
    вылететь из стакана.
  • 1:00 - 1:01
    Силы взаимодействия
  • 1:01 - 1:04
    между молекулами воды
    и молекулами других веществ —
  • 1:04 - 1:08
    это то, что мы подразумеваем,
    когда говорим об энергетике.
  • 1:08 - 1:10
    Представьте, что молекулы
    воды как будто бы участвуют
  • 1:10 - 1:11
    в непрекращающемся танце,
  • 1:11 - 1:13
    что-то типа кадрили,
  • 1:13 - 1:17
    где они постоянно и произвольно
    меняются партнёрами.
  • 1:17 - 1:19
    Проще говоря, способность веществ
  • 1:19 - 1:21
    взаимодействовать с водой,
  • 1:21 - 1:22
    уравновешенная их нарушением,
  • 1:22 - 1:25
    в то время как молекулы воды
    взаимодействуют между собой,
  • 1:25 - 1:27
    имеет большое значение
    при объяснении,
  • 1:27 - 1:30
    почему одни вещества
    хорошо растворяются в воде,
  • 1:30 - 1:32
    а другие — нет.
  • 1:32 - 1:34
    Энтропия, прежде всего, описывает
  • 1:34 - 1:37
    то, как частицы и энергия
    могут быть упорядочены,
  • 1:37 - 1:39
    основываясь
    на произвольном движении.
  • 1:39 - 1:41
    Например, рассмотрим
    воздух в комнате.
  • 1:41 - 1:44
    Представьте себе
    все возможные скопления
  • 1:44 - 1:47
    из триллиона частиц,
  • 1:47 - 1:48
    из которых состоит воздух.
  • 1:48 - 1:49
    Некоторые из них
  • 1:49 - 1:52
    могли бы содержать
    все молекулы кислорода здесь
  • 1:52 - 1:55
    и все молекулы азота там,
  • 1:55 - 1:56
    отдельно.
  • 1:56 - 1:58
    Но большинство
    из возможных скоплений
  • 1:58 - 2:01
    содержат перемешанные
    друг с друг молекулы.
  • 2:01 - 2:03
    То есть энтропия
    благоприятствует перемешиванию.
  • 2:03 - 2:06
    Энергетика связана
    с силами притяжения.
  • 2:06 - 2:08
    И поэтому, если присутствуют
    силы притяжения,
  • 2:08 - 2:10
    вероятность образования
    каких-нибудь скоплений
  • 2:10 - 2:12
    может быть увеличена —
  • 2:12 - 2:14
    скоплений, где частицы
    притягиваются друг к другу.
  • 2:14 - 2:16
    Поэтому именно соотношение
    между энтропией и энергетикой
  • 2:16 - 2:19
    определяет происходящее.
  • 2:19 - 2:20
    На молекулярном уровне
  • 2:20 - 2:23
    вода состоит из молекул воды,
  • 2:23 - 2:26
    составленных из двух атомов
    водорода и одного атома кислорода.
  • 2:26 - 2:28
    Поскольку вода является жидкостью,
    эти молекулы участвуют
  • 2:28 - 2:31
    в непрекращающемся танце
    со случайной сменой партнёров,
  • 2:31 - 2:34
    который называется водородная связь.
  • 2:34 - 2:36
    Энтропия постоянно поддерживает
  • 2:36 - 2:38
    этот танец.
  • 2:38 - 2:39
    В кадриле молекулы воды
  • 2:39 - 2:41
    могут исполнять огромное количество
  • 2:41 - 2:42
    движений,
  • 2:42 - 2:45
    по сравнению с другим,
  • 2:45 - 2:45
    менее разнообразным танцем.
  • 2:45 - 2:48
    Танец никогда не прекращается.
  • 2:48 - 2:51
    Что же происходит
    после помещения соли в воду?
  • 2:51 - 2:53
    На молекулярном уровне
  • 2:53 - 2:56
    соль состоит из двух ионов,
  • 2:56 - 2:58
    хлора и натрия,
  • 2:58 - 3:00
    организованные как кирпичная стена.
  • 3:00 - 3:02
    Они появляются на танцполе
  • 3:02 - 3:03
    большими группами
  • 3:03 - 3:05
    и по началу сидят в сторонке,
  • 3:05 - 3:07
    стесняясь и сопротивляясь разделению
  • 3:07 - 3:10
    на отдельные ионы,
    дабы присоединиться к танцу.
  • 3:10 - 3:12
    Но на самом деле,
    эти стеснительные танцоры
  • 3:12 - 3:15
    безумно хотят, чтобы их кто-нибудь
    пригласил потанцевать.
  • 3:15 - 3:18
    Поэтому, когда молекула воды
    наталкивается на кого-то из них
  • 3:18 - 3:21
    и вытаскивает их из группы потанцевать,
  • 3:21 - 3:22
    они соглашаются.
  • 3:22 - 3:23
    Как только они выходят на танцпол,
  • 3:23 - 3:25
    назад уже не возвращаются.
  • 3:25 - 3:27
    По сути, участие ионов соли
  • 3:27 - 3:29
    вносит разнообразие
    в танцевальные движения
  • 3:29 - 3:31
    кадрили,
  • 3:31 - 3:34
    поэтому молекулам воды
    очень нравиться с ними танцевать.
  • 3:35 - 3:37
    Возьмём масло.
  • 3:37 - 3:40
    Молекулы масла
    вроде как заинтересованы
  • 3:40 - 3:41
    потанцевать с водой,
  • 3:41 - 3:43
    поэтому энтропия
    благоприятствует этому.
  • 3:43 - 3:45
    Проблема в том, что молекулы масла
  • 3:45 - 3:47
    одеты в огромные бальные платья,
  • 3:47 - 3:50
    и они гораздо больше,
    чем молекулы воды.
  • 3:50 - 3:52
    Когда молекула масла
    выходит на танцпол,
  • 3:52 - 3:55
    их размер мешает танцевать
  • 3:55 - 3:57
    и обмениваться партнёрами —
  • 3:57 - 3:59
    молекулами воды,
  • 3:59 - 4:00
    что является
    весьма важной частью танца.
  • 4:00 - 4:03
    К тому же,
    они не такие уж хорошие танцоры.
  • 4:03 - 4:05
    Молекулы воды пытаются задействовать
  • 4:05 - 4:06
    молекулы масла в танце,
  • 4:06 - 4:09
    но лишь наталкиваются на их платья
  • 4:09 - 4:12
    и падают на танцпол.
  • 4:12 - 4:14
    Без масла молекулы воды
  • 4:14 - 4:16
    могут танцевать
    куда более разнообразно,
  • 4:16 - 4:18
    поэтому молекулы воды
    прогоняют масло с танцпола,
  • 4:18 - 4:21
    отправляя их на скамейку к другим.
  • 4:21 - 4:23
    Вскоре, когда собирается большое
    количество подобных молекул масла,
  • 4:23 - 4:25
    выгнанных с танцпола,
  • 4:25 - 4:27
    они начинают жаловаться друг другу,
  • 4:27 - 4:29
    как несправедливо
    с ними обошлись молекулы воды,
  • 4:29 - 4:31
    и держатся обособленной группой.
  • 4:31 - 4:33
    Такова совокупность
  • 4:33 - 4:35
    взаимоотношений между молекулами
  • 4:35 - 4:37
    и возможных связей между ними,
  • 4:37 - 4:39
    пока они хаотично передвигаются,
  • 4:39 - 4:41
    что определяет растворимость
    одного вещества в другом.
  • 4:41 - 4:44
    Другими словами, масло
    не растворяется в воде,
  • 4:44 - 4:47
    потому что они
    плохие партнёры по танцам.
Title:
Почему масло не растворяется в воде? — Джон Поллард
Description:

Полная версия урока: http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-oil-and-water-mix-john-pollard

Соль растворяется в воде, а масло не растворяется. Почему? Стакан воды рассматривается, как огромная танцевальная вечеринка, где молекулы воды постоянно обмениваются партнёрами — и они охотнее бы танцевали с ионами соли. Джон Поллард расскажет как два взаимосвязанных понятия, энергетика и энтропия, заправляют на танцполе.

Урок: Джон Поллард
Анимация: Эндрю Фоерстер.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:03

Russian subtitles

Revisions Compare revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.