油和水放在一个杯子里,会分成两层。油在上面,水在下面。摇匀之后,过一会儿又分开了。为什么它们就是不肯混在一起?
答案在分子的形状上。水分子是弯的,而且是极性的。一头带一点正电,一头带一点负电。所以水分子之间会互相吸引,形成氢键。
这个吸引力很强,每对氢键大约二十千焦每摩尔。而油分子大多是很长的碳氢链,没有极性。它们之间只有很弱的吸引,物理上叫色散力。所以水分子更喜欢待在自己人中间。
油滴出现的时候,水的表面会形成一个"壳"。这个壳把油包在外面,尽量少接触水。这就是为什么油会连成一大块,而不是散开。起作用的是油和水的界面张力。
水滴是圆的,也是同一个原因。那为什么肥皂能把油洗掉?因为肥皂分子是两头都不一样的。一头是亲水的,能和水结合。
另一头是亲油的,能插进油里。它站在油和水的界面上,把两边都拉住。于是油被拆成很小的油滴,被水带走。这个过程叫乳化。
所以洗洁精的作用,不是"溶解"油,而是"分散"油。还有一个反过来的例子。你在加油站会看到油水分离器。因为汽油比水轻,而且不溶。
雨水渗进油罐,水会沉在底下。它会让罐壁生锈、细菌繁殖,还会被搅成小水滴悬在油里,油品就坏了。所以加油站最怕的,不是漏油,是漏水。还有一个现象值得说。热水比冷水更容易把油洗掉。
因为温度一高,油的黏度掉得很快,更容易被水带走。而且水的表面张力也变小,更容易钻进油和盘子之间的缝里。所以洗碗用热水,是有物理依据的。而冷水洗油,只会越洗越腻。这也是为什么洗衣机要带加热功能。
下次你看到油和水分开,可以想一下这件事。它们不是互相排斥,是各有各的朋友。想聊的在评论区说说。