Why don't oil and water mix? - John Pollard

Summary

盐可以溶于水而油不能，这是由能量学和熵两个重要因素决定的。能量学关注分子间的吸引力，而熵则描述随机运动带来的可能排列。在水中，盐离子被水分子拉入“舞蹈”中并保持溶解，而油分子由于体积大和“跳舞”不协调，被水分子排斥在外。油分子最终聚集在一起，不与水混合。这种分子间的相互作用和随机排列的可能性决定了某些物质能与水混合，而其他物质则不能。简单来说，水和油无法成为良好的“舞伴”。

Takeaways

• 🔬 盐溶解在水中而油不溶解，归因于化学反应中的能量学和熵。
• 🌍 在水中，分子之间的吸引力决定了物质是否会溶解。
• 💧 水分子之间的氢键像是一场随机的方形舞，每个分子不断交换伙伴。
• ⚛️ 盐由钠离子和氯离子组成，水分子将它们拉入氢键网络，让它们加入“舞蹈”。
• 🧂 盐溶解时，离子被分离并与水分子互动，这增加了可能的“舞蹈”位置，使熵更高。
• 🛑 油分子体积较大，无法轻松参与水分子的“舞蹈”，因为它们会干扰水的氢键网络。
• 👗 油分子的“大裙子”使得它们难以适应水分子的小规模互动。
• 🚶‍♀️ 水排斥油分子，将它们推到一边，使油分子聚集在一起。
• 💥 熵倾向于将物质混合，但如果分子太大或太干扰，这种混合就不会发生。
• 💃 水和油不混合，因为它们不是合适的“舞伴”，无法有效参与分子间的互动。

Q & A

为什么盐能溶解在水中，而油不能？

盐能溶解在水中是因为水分子之间的吸引力可以将盐的离子分离出来。而油分子太大且与水分子的互动不够强，无法融入水的“舞蹈”中，最终被排斥在外。

什么是分子层面的“能量学”？

能量学指的是分子之间的吸引力。水分子之间有很强的吸引力，这种吸引力影响了它们与其他物质的混合能力。

什么是熵，为什么它在溶解过程中很重要？

熵描述的是分子和能量在空间中的随机排列方式。熵倾向于促使物质混合，因为混合通常可以产生更多的排列方式。

为什么水分子之间的“舞蹈”如此重要？

水分子之间的舞蹈（即氢键网络）是随机且持续的，它决定了水的结构和行为，影响了其他物质是否能与水有效混合。

当盐溶解在水中时发生了什么？

盐是由氯离子和钠离子组成的，这些离子会被水分子吸引并从固体状态中分离出来，成为溶液中的一部分，继续参与水分子的“舞蹈”。

为什么油分子无法融入水的“舞蹈”？

油分子太大，像穿着巨大的舞裙，阻碍了水分子之间的随机运动。而且油与水的吸引力较弱，无法保持在水中，最终被排斥出去。

熵如何影响油和水的分离？

尽管熵倾向于促使物质混合，但油分子会干扰水分子的舞蹈，使得水分子的排列更少，因此水分子倾向于将油排斥出去以保持更多的排列方式。

什么是氢键网络，为什么它对水很重要？

氢键网络是水分子之间通过氢键形成的相互作用网络。这种网络决定了水的流动性和与其他分子的相互作用方式。

油分子为什么最终会聚集在一起？

由于油分子不能融入水中，它们会聚集在一起形成一团，以减少与水的接触，从而更稳定。

盐和油在水中表现不同的根本原因是什么？

盐与水分子有强烈的吸引力，能破坏水分子的氢键网络并融入其中。而油分子与水的吸引力较弱且尺寸过大，无法有效参与水分子的氢键网络，因此不能溶解。