Розливи нафти та заправки для салатів демонструють важливий науковий урок: олія та вода не змішуються. Причини цього явища пов'язані з найдрібнішими частинками, що входять до складу кожної з цих речовин. Молекулярна структура води та нафти визначає спосіб їх взаємодії між собою. Всупереч поширеній думці, олія та вода не відштовхують одне одного. Погляд на їх основні властивості демонструє, чому вони розділяються.
Полярність і неполярність молекул
Взаємодія води і нафти виникає внаслідок електричного заряду молекул води. Молекула води містить два атоми водню і один атом кисню, звідси її наукова назва "Н20". Атоми водню виділяють a позитивний електричний заряд на одному кінці молекули, а атоми кисню видаляють негативний електричний заряд на іншому стороні. З цієї причини вчені позначають молекули води «полярними». Молекули нафти не містять заряду, тобто вони є неполярними.
Залучення молекул
Атоми з негативним зарядом приваблюють тих, хто має позитивний заряд. Отже, негативно заряджений атом кисню в кінці однієї молекули води притягує позитивно заряджені атоми водню в кінці іншої. Вони створюють зв’язок, який називається «водневим зв’язком». Через електричний заряд молекул води молекули нафти виявляють сильніший потяг до води, ніж до інших молекул нафти. Ось чому нафта має тенденцію створювати тонку плівку, потрапляючи у невеликій кількості на воду. Молекули нафти намагаються розповзатися, щоб прикріпитися до води, а не створювати щільну кулю молекул нафти, прикріплених одна до одної.
Молекули води злипаються
Через свою полярність молекули води мають сильніший потяг один до одного, ніж до молекул нафти. Молекули нафти намагаються з'єднатися з водою, але водневі зв'язки, що з'єднують молекули води, залишаються занадто міцними, щоб пропустити їх. Якщо натягнути поверхню води, нафта розтягнеться до шару товщиною в одну молекулу, оскільки кожна молекула нафти намагається прикріпитися до води. Якщо струсити у воді, молекули нафти утворюються в окремі кульки, оскільки зв’язки, що утримують молекули води, не легко розірвуться, щоб пропустити їх.
Чому нафта плаває у воді
Оскільки молекули води не пропускають молекули нафти через їхні зв’язки, нафта відштовхується від центру води. Ви не знайдете банку з водою з маслом, розташованим посередині - молекули води не будуть розділятися, щоб забезпечити такий сценарій. Молекули води виявляють вищу щільність, ніж молекули нафти, тобто вони важать більше. Оскільки воно легше, масло піднімається до верху. При перемішуванні масло і вода завжди знову відокремлюються маслом зверху.