Oljeutsläpp och salladsdressingar visar en viktig vetenskaplig lektion: Olja och vatten blandas inte. Orsakerna till detta fenomen hänför sig till de minsta partiklarna som utgör vart och ett av dessa ämnen. Molekylstrukturen för vatten och olja bestämmer hur de interagerar med varandra. I motsats till vad många tror, stöter inte olja och vatten varandra. En titt på deras mest grundläggande egenskaper visar varför de separerar.
Polaritet och icke-polaritet hos molekyler
Samspelet mellan vatten och olja härrör från vattenmolekylers elektriska laddning. En vattenmolekyl innehåller två väteatomer och en syreatom, därav dess vetenskapliga namn "H20". Väteatomerna avger a positiv elektrisk laddning i ena änden av molekylen, och syreatomerna avlägsnar en negativ elektrisk laddning på den andra sida. Av denna anledning märker forskare vattenmolekyler som "polära". Oljemolekyler innehåller ingen laddning, vilket betyder att de är icke-polära.
Attraktion av molekyler
Atomer med negativ laddning lockar dem med en positiv laddning. Så den negativt laddade syreatomen i slutet av en vattenmolekyl drar till sig de positivt laddade väteatomerna i slutet av en annan. De skapar en anslutning som kallas en "vätebindning". På grund av vattenmolekylernas elektriska laddning uppvisar oljemolekyler en starkare attraktion mot vatten än de gör mot andra oljemolekyler. Det är därför olja tenderar att skapa en tunn film när den tappas i små mängder på vatten. Oljemolekylerna försöker spridas för att fästa vid vatten snarare än att skapa en tät boll med oljemolekyler fästa vid varandra.
Vattenmolekyler håller ihop
På grund av sin polaritet har vattenmolekyler en starkare attraktion mot varandra än de gör mot oljemolekyler. Oljemolekyler försöker ansluta till vatten, men vätebindningar som förbinder vattenmolekyler förblir för starka för att släppa in dem. Om den dras över vattenytan sträcker sig oljan ut till ett lager tjockleken på en molekyl eftersom varje oljemolekyl försöker fästa sig vid vatten. Om de skakas i vatten bildas oljemolekyler i separata kulor eftersom bindningarna som håller vattenmolekylerna ihop inte kommer att bryta lätt för att släppa in dem.
Varför olja flyter i vatten
Eftersom vattenmolekyler inte släpper oljemolekyler genom sina länkar till varandra, pressas olja bort från mitten av vattnet. Du hittar inte en burk vatten med olja i mitten - vattenmolekyler kommer inte att separeras för att möjliggöra detta scenario. Vattenmolekyler uppvisar en högre densitet än oljemolekyler, vilket betyder att de väger mer. Eftersom den är lättare stiger oljan uppåt. Vid omrörning separeras alltid olja och vatten igen med olja ovanpå.