水和油为什么不相容 (水和油为什么不融合在一起)

吃饭之后洗盘洗碗,我们都会用一种叫洗洁精的东西,那为什么我们会用洗洁精呢?答案很简单嘛,那必然是因为洗洁精能够洗干净饭后的盘跟碗嘛。可是,洗洁精为什么可以洗干净那些盘跟碗呢?这个问题的答案,想必知道的人不少,但却也不会很多吧。

水和油不能融合是什么原理,水和油相溶的结论是什么呢

洗碗

洗洁精为什么可以洗干净含有油渍的碗

洗洁精能够将碗洗干净的原因就是里面含有烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、泡沫剂、增溶剂等这样的东西,说这些东西可能很多人都看不懂,其实我也不是很懂,但对这些东西所具有的一些性质还是有所了解的,因为它们能够洗干净盘碗的本质就是在于这些东西既能溶于水,又能溶于油。这话是什么意思呢?其实就是想说,依靠洗洁精里面的这些物质,它们在能溶于水且又能溶于油的作用下充当了水与油的沟通桥梁,让油变得像是可以溶于水的样子

既然油能溶于水了,那么盘碗上所沾有的油渍自然而然地就会随着水而流走了。原本不随水而去的油因为有了洗洁精充当媒介的缘故而使得油溶于水,最终很轻易地被水冲掉,因此那些饭后的盘碗能被洗洁精洗干净道理也就在这里了。

油不溶于水,水洗不掉油,这只是亲水基与疏水基的问题吗?

说到了这里,那么我到底是想说什么呢?是说洗洁精里面的成分有亲水基跟疏水基吗?因为同一个物质分子中,有了亲水基与疏水基的存在,所以它们才能既可以溶于水,又可以溶于油?其实,我想说的只不过是:水为什么不能溶于油,而油又为什么不能溶于水而已。也许有人会说,这不已经是废话了吗?中学的化学里面早就已经说明了,水油之间的“誓不相溶”本就是亲水基与疏水基之间的简单问题,哪还有什么其他更为复杂的原因或者说法?

其实,如果你拿水来跟二氧化碳,甲烷,或者是氮气,甚至是氧气等气体来做对比的话,可能你就会发现,水之所以能在100℃以下还是液态,而不是像其他很多的气体那样在零度以下还是气态的原因是因为水分子中有氢键的存在,水分子中的氢键可以有效地将水分子一个一个的拉拢到一起而不会像其他气体那样散开,最终才使得水之所以为水。

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水分子与氢键

由于氢键的存在,水是非金属液体中凝聚力最高的一种物质,而这凝聚力也即是所谓的水的表面张力。比如说将一滴水滴在涂过油漆的桌面上,水就会凝聚成一个水珠,这是因为水和桌面之间的附着力太弱,而水与水之间的凝聚力太强所致的。

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蜥蜴在水面上跑

不少人应该会见过蜥蜴可以在水面上行走那样的动画图,其实这就是水的凝聚力强大蜥蜴的脚可以在踏破水之前就已经抬脚离开的原因。

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玻璃上的水

水的附着力是毛细吸附的主要动力

当然,水也是有着很明显的局限性的,不说因为它自身的凝聚力强而到哪里都是抱团地聚拢到一起,其实水也是很容易跟其他物质黏连在一起的。比如说玻璃,我们将水洒在玻璃上,然后发现在玻璃上的水并不会像在涂有油漆的桌面上那样形成一颗颗的水珠。在玻璃上的水是铺开的,而这铺开在玻璃上的水,其实也就是所谓的附着力了,因为这个附着力要大于水本身所具有的凝聚力,所以水也就被铺开了。

那么这个附着力会有什么作用呢?其实这作用最为明显的就是毛细吸附,一条毛巾,甚至是一张纸,只要它们一端被浸泡到水里,然后其他还没浸泡到水里的部分就会因为这种附着力而使得一个水分子带着一个水分子沿着毛巾或者是纸往上爬,直至水爬到一定的高度之后,其爬行的重力与附着力相平衡,水才会停止继续往上爬。

水油不相溶的本质原因是油分子跟水分子之间没有构建成电力吸附的系统

说了水的凝聚力与附着力之后,我们现在回头再说这个疏水与亲水的问题。我们都知道疏水是因为疏水基的问题,而亲水是亲水基的问题,但如果我们换一个角度去理解的话,我们就会发现,有些物质,比如说食用油,也即是我们饭后留在盘碗里面的那些油渍,它们溶不进水里面其实是可以被看作因为油克服不了水的凝聚力而造成的。

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水中的油滴

克服不了水的凝聚力的物质可以统称为疏水性物质,或者说是怕水的物质,这些疏水性物质是没有电极性的,从本质上说,这正是由于它们没有可以与水分子中的负电氧原子或者是正电氢原子构建成互相吸引的分子电极,所以它们不能在水的内部稳定地扎根,所有没能跟水分子中的电极形成互相吸引的疏水性分子都会因为水本身所具有的强大凝聚力而遭受排挤,因此水油不相溶的现象也就体现出来了。

所以说,油水不能相溶,从本质上说是因为油分子中没有可以与水分子中的正负电极性形成互相吸引而形成一种稳定的状态而造成的,但是要说为什么油水在不能相溶的基础上,马上就会出现水油分层的现象,这完全是因为水本身的凝聚力太强而把油分子给逼出水体之外的缘故。