Warum mischt sich Öl nicht mit Wasser?

Ölverschmutzungen und Salatdressings zeigen eine wichtige wissenschaftliche Lektion: Öl und Wasser vermischen sich nicht. Die Gründe für dieses Phänomen beziehen sich auf die kleinsten Partikel, aus denen jeder dieser Stoffe besteht. Die molekulare Struktur von Wasser und Öl bestimmt die Art und Weise, wie sie miteinander interagieren. Entgegen der landläufigen Meinung stoßen sich Öl und Wasser nicht ab. Ein Blick auf ihre grundlegendsten Eigenschaften zeigt, warum sie sich trennen.

Die Wechselwirkung von Wasser und Öl resultiert aus der elektrischen Ladung von Wassermolekülen. Ein Wassermolekül enthält zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom, daher der wissenschaftliche Name "H20". Die Wasserstoffatome emittieren a positive elektrische Ladung an einem Ende des Moleküls, und die Sauerstoffatome laden am anderen eine negative elektrische Ladung ab Seite. Aus diesem Grund bezeichnen Wissenschaftler Wassermoleküle als "polar". Ölmoleküle enthalten keine Ladung, dh sie sind unpolar.

Atome mit negativer Ladung ziehen solche mit positiver Ladung an. Das negativ geladene Sauerstoffatom am Ende eines Wassermoleküls zieht also die positiv geladenen Wasserstoffatome am Ende eines anderen an. Sie stellen eine Verbindung her, die als "Wasserstoffbrücke" bezeichnet wird. Aufgrund der elektrischen Ladung von Wassermolekülen zeigen Ölmoleküle eine stärkere Anziehungskraft auf Wasser als auf andere Ölmoleküle. Aus diesem Grund neigt Öl dazu, einen dünnen Film zu bilden, wenn es in kleinen Mengen auf Wasser geträufelt wird. Die Ölmoleküle versuchen, sich auszubreiten, um sich an Wasser zu binden, anstatt eine enge Kugel aus Ölmolekülen zu bilden, die aneinander haften.

Aufgrund ihrer Polarität besitzen Wassermoleküle eine stärkere Anziehungskraft zueinander als gegenüber Ölmolekülen. Ölmoleküle versuchen, sich mit Wasser zu verbinden, aber Wasserstoffbrücken, die Wassermoleküle miteinander verbinden, bleiben zu stark, um sie hineinzulassen. Wenn es über die Wasseroberfläche gezogen wird, dehnt sich Öl zu einer Schicht von der Dicke eines Moleküls aus, da jedes Ölmolekül versucht, sich an Wasser zu binden. Beim Schütteln in Wasser bilden sich Ölmoleküle zu separaten Kugeln, da die Bindungen, die die Wassermoleküle zusammenhalten, nicht so leicht brechen, um sie einzulassen.

Da Wassermoleküle keine Ölmoleküle durch ihre Verbindungen zueinander lassen, wird Öl vom Zentrum des Wassers weggedrückt. Sie werden kein Glas Wasser mit Öl in der Mitte finden - Wassermoleküle werden sich nicht trennen, um dieses Szenario zu ermöglichen. Wassermoleküle weisen eine höhere Dichte auf als Ölmoleküle, wiegen also mehr. Da es leichter ist, steigt Öl nach oben. Beim Rühren trennen sich Öl und Wasser immer wieder mit Öl darüber.