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

Translator: soroush sabouri Reviewer: soheila jafari

Why does salt dissolve in water but oil doesn't?

چرا نمک در آب حل میشود اما روغن نه؟

Well, in a word, chemistry,

در یک کلمه، به دلایل شیمیایی

but that's not very satisfying, is it?

هرچند که این پاسخ قانع کننده‌ای نیست.

Well, the reason salt dissolves and oil does not

خب، حل شدن نمک و حل نشدن روغن

comes down to the two big reasons

که چرا رخ م‌یدهد

why anything happens at all:

دو دلیل عمده دارد:

energetics

تبادل انرژی

and entropy.

و آنتروپی

Energetics deals primarily

با ایجاد نیروی کششی بین اجسام

with the attractive forces between things.

انرژی حرف اول را میزند.

When we look at oil or salt in water,

وقتی به روغن یا نمک در آب نگاه می کنیم،

we focus on the forces between particles

ما روی نیروهای بین ذرات تمرکز کرده ایم.

on a very, very, very small scale,

در ابعاد خیلی، خیلی، خیلی کوچک،

the molecular level.

در حد مولکولی.

To give you a sense of this scale,

برای درک این ابعاد،

in one glass of water,

در یک لیوان آب،

there are more molecules

تعداد مولکول های موجود

than known stars in the universe.

از کل ستاره های شناخته شده جهان بیشتر است.

Now, all of these molecules are in constant motion,

تمام این مولکول‌ها در حرکت هستند،

moving, vibrating, and rotating.

جابجایی، ارتعاش و چرخش.

What prevents almost all of those molecules

چیزی که از خروج این مولکول‌ها

from just flying out of the glass

از لیوان جلوگیری می کند

are the attractive interactions between molecules.

اثرات متقابل کششی بین مولکول‌هاست.

وقتی میگوییم تبادل انرژی

The strength of the interactions

between water, itself, and other substances

قدرت برهمکنش

بین آب، با خودش و دیگر مواد مقصود ماست .

is what we mean when we say energetics.

You can think of the water molecules engaging

می توانید مولکول‌های آب را در

in a constant dance,

یک رقص دائما پیوسته تصور کنید،

sort of like a square dance

چیزی مانند یک رقص محلی

where they constantly and randomly exchange partners.

که به طور پیوسته و تصادفی هم رقص ها عوض می شوند.

Put simply, the ability for substances

به بیان ساده، توانایی مواد

to interact with water,

برای تعامل با آب،

balanced with how they disrupt

و تعادل در چگونگی پخش شدن

how water interacts with itself,

چگونه آب با خودش تعامل دارد،

plays an important role in explaining

نقش کلیدی در توضیح اینکه

why certain things mix well into water

چرا چیزهای خاصی در آب حل می‌شوند

and others don't.

و مابقی نه، ایفا می کند.

Entropy basically describes

آنتروپی اساسا توصیف‌گر

the way things and energy can be arranged

راه هایی است که انرژی و مواد می توانند کنار هم چیده شوند

based on random motion.

بر اساس حرکت تصادفی.

For example, think of the air in a room.

برای نمونه، به هوای داخل اتاق فکر کنید.

Imagine all the different possible arrangements

تمام ترتیب های ممکن برای تریلیون ذرات

in space for the trillions of particles

موجود در هوا را

that make up the air.

در فضای موجود در نظر بگیرید.

Some of those arrangments

برخی از این چیدمان‌ها

might have all the oxygen molecules over here

ممکن است تمام اکسیژن را در این سو

and all the nitrogen molecules over there,

و تمام نیتروژن را در آن سو

separated.

جدا نگه دارد.

But far more of the possible arrangements

اما چیدمانی که از همه ممکن‌تر است

have those molecules mixed up with one another.

مخلوط شدن همه این مولکول ها در یکدیگر است.

So, entropy favors mixing.

پس آنتروپی، مخلوط شدن را ترجیح م یدهد.

Energetics deals with attractive forces.

تبادل انرژی با نیروهای کششی.

And so, if attractive forces are present,

پس اگر نیروهای کششی وجود داشته باشند،

the probability of some arrangements

احتمال برخی از چیدمان‌ها

can be enhanced,

افزایش می یابد،

the ones where things are attracted to each other.

آنهایی که در آنها همه چیز به سمت هم کشیده می شوند.

So, it is always the balance of these two things

پس تعادل بین انرژی و آنتروپی است که

that determines what happens.

همه چیز را مشخص می کند.

On the molecular level,

در مقیاس مولکولی،

water is comprised of water molecules,

آب از مولکول‌های آب تشکیل شده است،

made up of two hydrogen atoms and an oxygen atom.

شامل دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن.

As liquid water, these molecules are engaged

در آب مایع این مولکول‌ها

in a constant and random square dance

در یک رقص پیوسته هستند

that is called the hydrogen bonding network.

که به آن شبکه پیوند هیدروژنی میگویند.

Entropy favors keeping

آنتروپی دوست دارد

the square dance going at all times.

این جنب و جوش را حفظ کند.

There are always more ways

در این شکل از چیدمان

that all the water molecules can arrange

برای مولکولها آب

in a square dance,

راه های بیشتری هست

as compared to if the water molecules

نسبت به چیدمان

did a line dance.

خطی مولکولها پشت هم.

So, the square dance constantly goes on.

پس این جنب و جوش همواره حفظ خواهد شد .

So, what happens when you put salt in the water?

وقتی نمک را به آب اضافه میکنیم چه می‌شود ؟

Well, on the molecular level,

در سطح مولکولی،

salt is actually made up of two different ions,

نمک از دو نوع یون تشکیل شده است،

chlorine and sodium,

کلر و سدیم،

that are organized like a brick wall.

که ساختاری مانند دیوار دارند.

They show up to the dance

آنها به این جنب و جوش

as a big group in formation

مثل یک گروه اضافه می‌شوند

and sit on the side at first,

و ابتدا یک گوشه می‌نشینند،

shy and a bit reluctant to break apart

خجالتی و بی میل به تکه شدن

into individual ions to join the dance.

به یون مجزا و پیوستن به رقص.

But secretly, those shy dancers

اما در دلشون، آنها منتظرند

just want someone to ask them to join.

تا کسی از آنها بخواد به رقص بپیوندند.

So, when a water randomly bumps into one of them

پس وقتی آب تصادفا به یکی ار آنها برمی‌خورد

and pulls them into the dance away from their group,

و آنها را به رقص دور از گروهشان می‌آورد،

they go.

آنها جدا می‌شوند.

And once they go into the dance,

همین که آنها به رقص بپیوندند،

they don't come back out.

دیگر برنمی‌گردند.

And in fact, the addition of the salt ions

در وافع، اضافه شدن یون های نمک

adds more possible dance positions

امکان رقص‌های متفاوت تری را

in the square dance,

فراهم میکند،

so it is favored for them to stay dancing with water.

آنها می خواهند که رقص با آب را ادامه دهند.

Now, let's take oil.

حالا، نوبت روغن است.

With oil, the molecules are sort of interested

مولکول‌های روغن نیز علاقه مند به

in dancing with water,

رقص با آب هستند

so entropy favors them joining the dance.

بنابراین آنتروپی تمایل دارد آنها را برقصاند.

The problem is that oil molecules

مشکل آنجاست که مولکول‌های روغن

are wearing gigantic ballgowns,

لباس بزرگی پوشیده‌اند،

and they're way bigger than water molecules.

و اندازه ی بسیار بزگتری از آب دارند.

So, when an oil molecule gets pulled in,

پس وقتی مولکول‌‌های روغن جذب می‌شوند،

their size is really disruptive to the dance

اندازه ی آنها رقص را

and the random exchange of partners

و جابه جا شدن با آب را

that the waters engage in,

که بخش مهمی از رقص است

a very important part of the dance.

به هم می‌زند.

In addition, they are not great dancers.

علاوه بر این آنها خوب نمی‌رقصند.

The water molecules try to engage

مولکول‌های آب تلاش میکنند تا

the oil molecules in the dance,

با مولکول‌های روغن برقصند

but they just keep bumping into their dresses

اما آنها فقط ضربه می‌زنند

and taking up all the room on the dance floor.

و تمام فضای رقص را اشغال می‌کنند

There are way more ways the waters can dance

مولکول‌های آب راه های بیشتری برای رقص دارند

when the oil gets off the floor,

اما زمانی که مولکول‌های روغن بروند،

so the waters squeeze out the oil,

پس آب ها روغن را به بیرون هل می‌دهند،

pushing it back to the bench with the others.

تا با بقیه روی صندلی‌ها بنشینند.

Pretty soon, when a large number of oils

خیلی زود، وقتی تعداد زیادی از روغن ها

have been squeezed over to the side,

به بیرون هل داده شدند،

they band together to commiserate

دور هم جمع می شوند تا همدردی کنند

about how unfair the waters are being

که چقدر مولکول‌های آب ناجوانمرد هستند

and stick together as a group.

و مانند یک گروه به هم وصل می‌شوند.

So, it is this combination

پس این ترکیب و

of the interactions between molecules

فعل و انفعالات بین مولکولی

and the configurations available to them

و چیدمان آنها

when they're moving randomly

هنگام حرکت‌های تصادفی

that dictates whether they mix.

است که آنها را مخلوط می‌کند.

In other words, water and oil don't mix

به زبان دیگر، آب و روغن مخلوط نمی‌شوند

because they just don't make great dance partners.

چون نمیتوانند به خوبی با هم برقصند