Why do oil and water not mix?
水是离子化合物,油是非离子化合物。水由一个氧原子和两个氢原子组成。石油是由一长串碳原子和氢原子组成的。水和油的分子结构非常不同。
水和油的物理性质,即表面张力,都很高。因此,油分子和水分子粘附在各自的分子上,彼此不结合。即使水和油混合,油也会以液滴的形式分离,并浮在水面上。这是因为油的密度比水小,而且水的表面张力更高。
油和水不混合的另一个科学原因是它们的化学性质。水分子是极性的,而油在性质上是非极性的。在水分子中,氧原子带负电,氢原子带正电。因此,水分子是偶极的。电偶极子有带正电的一端和带负电的一端。偶极子的偶极矩或强度由两个电荷的大小之差以及它们之间的距离决定。所以油和水有不同的偶极强度。具有高偶极矩的分子具有在离子条件下离解的能力。
例如,在盐溶液中,Na+将被吸引到水的氧原子,而Cl-将被吸引到氢原子。因此,盐容易溶于水。事实证明,离子化合物或带电分子很容易溶于水,但油是非离子的,不带电荷的分子,因此不能像NaCl一样解离,并被吸引到水分子的极性端。因此,油不溶于水。
这里值得一提的是分子的亲水性和疏水性。亲水的,离子的或带电的分子被称为亲水的。憎水、非离子和不带电的分子称为疏水分子。油本质上是疏水的。在油存在的情况下,水分子尽量不失去分子内氢键,与其他水分子形成强键,从而远离油。因此,石油被称为“憎水”。
由于上述原因,油不会与水混合。
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