Les déversements d'huile et les vinaigrettes démontrent une leçon scientifique importante: l'huile et l'eau ne se mélangent pas. Les raisons de ce phénomène sont liées aux plus petites particules qui composent chacune de ces substances. La structure moléculaire de l'eau et de l'huile détermine la façon dont elles interagissent les unes avec les autres. Contrairement aux idées reçues, l'huile et l'eau ne se repoussent pas. Un regard sur leurs propriétés les plus élémentaires montre pourquoi ils se séparent.
Polarité et non polarité des molécules
L'interaction de l'eau et de l'huile résulte de la charge électrique des molécules d'eau. Une molécule d'eau contient deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène, d'où son nom scientifique "H20". Les atomes d'hydrogène émettent un charge électrique positive à une extrémité de la molécule, et les atomes d'oxygène rejettent une charge électrique négative à l'autre côté. Pour cette raison, les scientifiques qualifient les molécules d'eau de « polaires ». Les molécules d'huile ne contiennent pas de charge, ce qui signifie qu'elles sont non polaires.
Attraction de molécules
Les atomes avec une charge négative attirent ceux avec une charge positive. Ainsi, l'atome d'oxygène chargé négativement à la fin d'une molécule d'eau attire les atomes d'hydrogène chargés positivement à la fin d'une autre. Ils créent une connexion appelée « liaison hydrogène ». En raison de la charge électrique des molécules d'eau, les molécules d'huile présentent une attraction plus forte pour l'eau que pour les autres molécules d'huile. C'est pourquoi l'huile a tendance à créer un film mince lorsqu'elle est déposée en petites quantités sur l'eau. Les molécules d'huile essaient de s'étendre pour se fixer à l'eau, plutôt que de créer une boule serrée de molécules d'huile attachées les unes aux autres.
Les molécules d'eau collent ensemble
En raison de leur polarité, les molécules d'eau possèdent une attraction plus forte les unes envers les autres qu'elles ne le font envers les molécules d'huile. Les molécules d'huile essaient de se connecter à l'eau, mais les liaisons hydrogène reliant les molécules d'eau restent trop fortes pour les laisser entrer. Si elle est tirée à travers la surface de l'eau, l'huile s'étendra en une couche de l'épaisseur d'une molécule puisque chaque molécule d'huile tente de se fixer à l'eau. Si elles sont secouées dans de l'eau, les molécules d'huile forment des boules séparées car les liaisons qui maintiennent les molécules d'eau ensemble ne se briseront pas facilement pour les laisser entrer.
Pourquoi l'huile flotte dans l'eau
Étant donné que les molécules d'eau ne laisseront pas les molécules d'huile traverser leurs liens les unes avec les autres, l'huile est repoussée du centre de l'eau. Vous ne trouverez pas de pot d'eau avec de l'huile au milieu - les molécules d'eau ne se sépareront pas pour permettre ce scénario. Les molécules d'eau présentent une densité plus élevée que les molécules d'huile, ce qui signifie qu'elles pèsent plus. Parce qu'il est plus léger, le pétrole monte vers le haut. Si elles sont agitées, l'huile et l'eau se séparent toujours à nouveau avec de l'huile sur le dessus.