מדוע שמן לא יתערבב במים?

נזילות שמן ורוטבי סלט מדגימים שיעור מדעי חשוב: שמן ומים אינם מתערבבים. הסיבות לתופעה זו נוגעות לחלקיקים הקטנים ביותר המרכיבים כל אחד מחומרים אלה. המבנה המולקולרי של מים ושמן קובע את האופן שבו הם מתקשרים זה עם זה. בניגוד לאמונה הרווחת, שמן ומים אינם דוחים זה את זה. מבט על המאפיינים הבסיסיים ביותר שלהם מציג מדוע הם נפרדים.

האינטראקציה של מים ושמן נובעת מהמטען החשמלי של מולקולות מים. מולקולת מים מכילה שני אטומי מימן ואטום חמצן אחד, ומכאן שמו המדעי "H20". אטומי המימן פולטים א מטען חשמלי חיובי בקצה אחד של המולקולה, ואטומי החמצן דוחים מטען חשמלי שלילי בצד השני צַד. מסיבה זו מדענים מתייגים את מולקולות המים כ"קוטביות ". מולקולות שמן אינן מכילות מטען, כלומר אינן קוטביות.

אטומים עם מטען שלילי מושכים את אלה עם מטען חיובי. אז אטום החמצן הטעון שלילית בקצה מולקולת מים אחת מושך את אטומי המימן הטעונים באופן חיובי בקצה אחר. הם יוצרים חיבור הנקרא "קשר מימן". בגלל המטען החשמלי של מולקולות מים, מולקולות שמן מגלות משיכה חזקה יותר למים מאשר מולקולות שמן אחרות. זו הסיבה ששמן נוטה ליצור סרט דק כאשר הוא נושר בכמויות קטנות על מים. מולקולות השמן מנסות להתפשט כדי להיצמד למים, במקום ליצור כדור הדוק של מולקולות שמן המחוברות זו לזו.

בגלל הקוטביות שלהם, למולקולות מים יש משיכה חזקה יותר זו לזו מאשר למולקולות שמן. מולקולות שמן מנסות להתחבר למים, אך קשרי מימן המחברים מולקולות מים יחד נשארים חזקים מכדי להכניס אותם. אם הוא נמשך על פני המים, הנפט יתמתח לשכבה בעובי של מולקולה אחת שכן כל מולקולת שמן מנסה לחבר את עצמה למים. אם מנערים אותם במים, מולקולות השמן נוצרות לכדורים נפרדים מכיוון שהקשרים המחזיקים מולקולות מים יחד לא יישברו בקלות כדי להכניס אותם.

מכיוון שמולקולות מים לא יתנו למולקולות שמן דרך קישוריהן זו לזו, הנפט נדחק ממרכז המים. לא תמצאו צנצנת מים עם שמן הממוקמת באמצע - מולקולות מים לא יפרדו כדי לאפשר תרחיש זה. מולקולות מים מציגות צפיפות גבוהה יותר ממולקולות שמן, כלומר הן שוקלות יותר. מכיוון שהוא קל יותר, שמן עולה למעלה. אם מערבבים, שמן ומים תמיד נפרדים שוב עם שמן מעל.