Hvorfor olie og vand forbliver adskilt:Videnskaben bag deres adskillelse

Af Deborah Walden • Opdateret 24. marts 2022

Olieudslip, salatdressinger og utallige hverdagens øjeblikke minder os om en enkel, men grundlæggende videnskabelig kendsgerning:olie og vand blandes ikke. Disse to væskers adfærd er dikteret af de mindste byggesten, der udgør dem – molekyler – og deres elektriske egenskaber.

Polaritet versus ikke-polaritet

Vand (H2O) er et polært molekyle, fordi oxygenatomet bærer en delvis negativ ladning, mens hydrogenatomerne bærer delvise positive ladninger. Denne ujævne ladningsfordeling skaber en dipol. I modsætning hertil er de fleste olier sammensat af lange kulbrintekæder, der mangler nogen betydelig ladningsadskillelse, hvilket gør dem upolære.

Hvordan molekyler interagerer

Modsatte elektriske ladninger tiltrækker, så den negative side af et vandmolekyle trækkes til den positive side af et andet. Denne attraktion danner brintbindinger - stærke, retningsbestemte forbindelser, der giver vandet dets sammenhæng. Når et oliemolekyle støder på vand, betyder oliens upolære natur, at den har et svagere træk mod vandet, end det gør mod sin egen art. Imidlertid er hydrogenbindingerne mellem vandmolekyler så robuste, at de modstår at blive brudt af olie.

Vandsammenhængen holder stregen

Fordi brintbindingerne, der binder vandmolekyler sammen, er stærkere end de flygtige attraktioner mellem olie og vand, kan olien ikke trænge ind i vandnettet. Hvis en dråbe olie anbringes forsigtigt på en vandoverflade, spredes den til en film, der er et molekyle tyk, og trækker sig derefter tilbage for at danne et tydeligt lag. Ryst blandingen, og olien vil hurtigt omdannes til separate kugler, når bevægelsen stopper.

Hvorfor olie flyder

Vands densitet er højere end for de fleste olier, så vandmolekyler pakkes tættere. Når olie indføres, forhindrer de stærkere vand-vand-bindinger oliemolekyler i at infiltrere hovedparten af ​​væsken, hvilket får olien til at blive skubbet opad. Derfor stiger olie altid til overfladen og forbliver adskilt fra det underliggende vand.

Kort sagt holder olie og vand fra hinanden, fordi vands polaritet og hydrogenbindingsnetværk dominerer, mens oliens upolaritet og lavere tæthed holder det flydende på overfladen.