Kodėl aliejus nesimaišo su vandeniu?
Trumpas atsakymas: Aliejus nesimaišo su vandeniu, nes jų molekulės elgiasi skirtingai. Vandens molekulės yra polinės ir limpa viena prie kitos, o aliejaus molekulės yra nepolinės ir limpa viena prie kitos.
Ką tai reiškia?
Vandens molekulės yra polinės. Tai reiškia, kad viena pusė yra šiek tiek teigiama, o kita – šiek tiek neigiama. Poliarinės vandens molekulės traukia viena kitą ir sudaro vandenilinius ryšius (tam tikrą tempimo trauką).
Aliejaus molekulės dažniausiai yra nepolinės – neturi įkrautų pusių – todėl jos nesujungia vandens jungčių. Vietoj to, aliejaus molekulės sulimpa, nes jas traukia viena kita. Pilant aliejų ant vandens, šių dviejų rūšių molekulės išsiskiria į sluoksnius.
Aliejus dažnai plūduriuoja, nes paprastai yra mažiau tankus nei vanduo ir todėl, kad vandens paviršius priešinasi maišymuisi (paviršiaus įtempimas). Štai kodėl aliejus ir vanduo lieka atskirai, nebent įpilama kažko, pavyzdžiui, muilo.
Už to slypintis mokslas
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikis/dėsnis: Hidrofobinis efektas ir molekulinis poliškumas.
Vanduo yra polinė molekulė: deguonies galas yra šiek tiek neigiamas, o vandenilio galai – šiek tiek teigiami. Šie priešingi krūviai leidžia vandens molekulėms sudaryti vandenilinius ryšius tarpusavyje. Vandeniliniai ryšiai leidžia vandeniui labai gerai sukimba su kitomis polinėmis arba įkrautomis medžiagomis (hidrofilinėmis medžiagomis).
Aliejaus molekulės sudarytos iš ilgų anglies ir vandenilio grandinių. Šios grandinės yra nepolinės, todėl jos neturi įkrautų galų, kuriais galėtų sujungti vandens vandenilinius ryšius. Kadangi vanduo pirmenybę teikia jungtims su savimi, aliejus yra pašalinamas, o aliejaus molekulės susikaupia.
Šis susikaupimas vadinamas hidrofobiniu efektu (hidrofobinis reiškia „vandens nebijantis“). Paviršiaus įtempis ir tankis taip pat turi įtakos tam, kuris sluoksnis yra viršuje; stipri vandens kohezija padeda išlaikyti aliejų atskirai.
Kaip mes tai žinome: Chemikai stebi šį elgesį atlikdami paprastus eksperimentus (pvz., sluoksniuodami skysčius ir matuodami tankį bei maišymą) ir tyrinėdami molekules tokiais instrumentais kaip spektroskopija ir mikroskopija, kurie rodo, kaip molekulės išsidėsto sąsajose .
Pamatyk tai gyvenime
- Salotų padažas suskyla į aliejų ir actą, kol jį suplakate.
- Naftos dėmės tvenkiniuose sudaro plūduriuojantį sluoksnį, kuris kenkia laukinei gamtai.
- Indų ploviklis leidžia riebaluotoms lėkštėms susimaišyti su vandeniu, suskaidant aliejų į mažus lašelius.
- Vandeniui atsparūs lietpalčiai atstumia vandenį, nes jų paviršius yra hidrofobinis.
- Kepant maistą aliejuje, aliejus ir vanduo maiste dažniausiai išlieka atskirai.
Išbandyk pats
Aliejaus ir vandens sluoksniai
Sauga: Naudokite virtuvėje tinkamas medžiagas; šiai veiklai venkite šildyti skysčius ant viryklės.
Priemonės
- skaidrus stiklas arba stiklainis
- vanduo
- augalinis aliejus
- maistiniai dažai (nebūtina)
- arbatinis šaukštelis
Žingsniai
- Pripildykite stiklinę du trečdalius vandens.
- Į vandenį įlašinkite kelis lašus maistinių dažų ir išmaišykite.
- Lėtai pilkite aliejų į stiklinę, kol viršuje susidarys sluoksnis.
- Švelniai pakreipkite stiklinę arba pastuksenkite į ją ir stebėkite, kaip juda aliejus ir nuspalvintas vanduo.
- Pabandykite trumpai pamaišyti ir vėl leiskite nusistovėti, kad pamatytumėte, ar sluoksniai vėl susidaro. Ką tai rodo: aliejus lieka atskirai ir plūduriuoja, nes jo molekulės nesimaišo su vandens molekulėmis.
Žodynėlis
- Poliškumas: kai molekulė turi teigiamą ir neigiamą puses.
- Vandenilinis ryšys: silpna trauka tarp vienos vandens molekulės teigiamos dalies ir kitos neigiamos dalies.
- Hidrofobinis: „Vandens nebijančios“ – medžiagos, kurios blogai maišosi su vandeniu.
- Hidrofilinis: „Vandenį mėgstančios“ – medžiagos, kurios lengvai maišosi arba tirpsta vandenyje.
- Paviršiaus įtempimas: tankus, tamprus sluoksnis vandens paviršiuje, susidarantis dėl molekulių sulipimo.
DUK
Ar aliejus kada nors gali susimaišyti su vandeniu?
Ne pats savaime; kratant gali susidaryti mažyčiai lašeliai (emulsija), kurie atrodo sumaišyti, bet laikui bėgant atsiskirs.
Kaip muilas priverčia aliejų maišytis su vandeniu?
Muilas turi molekules su vandenį mėgstančia ir aliejų mėgstančia dalimi, kurios sutraukia aliejų į mažyčius lašelius, kuriuos vanduo gali nunešti.
Ar temperatūra priverčia aliejų maišytis su vandeniu?
Šildymas gali pakeisti daiktų judėjimo greitį, bet jis nepriverčia aliejaus ir vandens chemiškai susimaišyti.
Ar visi aliejai vienodai elgiasi su vandeniu?
Dauguma nepolinių aliejų elgiasi vienodai, nors tankis ir tirštumas (klampumas) gali pakeisti jų sluoksniavimąsi ir judėjimą.