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

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Zeeva Livshitz

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

למה מלח נמס במים ושמן לא?

Well, in a word, chemistry,

ובכן, במילה אחת, כימיה,

but that's not very satisfying, is it?

אבל זה לא ממש מספק, נכון?

Well, the reason salt dissolves and oil does not

וכבן, הסיבה שמלח נמס במים ושמן לא

comes down to the two big reasons

מגיעה משתי סיבות גדולות

why anything happens at all:

למה שכל דבר קורה בכלל:

energetics

אנרגטיקה

and entropy.

ואנטרופיה.

Energetics deals primarily

אנרגטיקה נוגעת בעיקר

with the attractive forces between things.

לכוחות המשיכה בין דברים.

When we look at oil or salt in water,

כשאנחנו מביטים בשמן או מלח במים,

we focus on the forces between particles

אנחנו מתמקדים בכוחות בין החלקיקים

on a very, very, very small scale,

בקנה מידה ממש, ממש קטן,

the molecular level.

ברמה המולקולרית.

To give you a sense of this scale,

כדי לתת לכם תחושה של קנה המידה הזה,

in one glass of water,

בכוס אחת של מים,

there are more molecules

יש יותר מולקולות

than known stars in the universe.

מאשר כוכבים ידועים ביקום.

Now, all of these molecules are in constant motion,

עכשיו, כל המולקולות האלה בתנועה מתמדת,

moving, vibrating, and rotating.

נעות, רוטטות, ומסתובבות.

What prevents almost all of those molecules

מה שמונע כמעט מכל המולקולות האלה

from just flying out of the glass

מלעוף פשוט מהכוס

are the attractive interactions between molecules.

הן הכוחות המושכים בין המולקולות.

The strength of the interactions

הכוח של המשיכה

between water, itself, and other substances

בין מים, בעצמם, וחומרים אחרים

is what we mean when we say energetics.

לזה אנחנו קוראים אנרגטיקה.

You can think of the water molecules engaging

אתם יכולים לחשוב על מולקולות של מים שנעות

in a constant dance,

בריקוד תמידי,

sort of like a square dance

סוג של ריקוד ריבוע

where they constantly and randomly exchange partners.

בו הן כל הזמן מחליפות שותפים באופן אקראי.

Put simply, the ability for substances

במילים פשוטות, היכולת של חומרים

to interact with water,

לקיים אינטראקציה עם מים,

balanced with how they disrupt

מאוזנת עם האופן בו הם מתנפצים

how water interacts with itself,

איך מים באים באינטרקציה עם עצמם,

plays an important role in explaining

משחקת תפקיד חשוב בהסבר

why certain things mix well into water

לכך שדברים מסויימים מתערבבים היטב במים

and others don't.

ואחרים לא.

Entropy basically describes

אנטרופיה בעיקרון מתארת

the way things and energy can be arranged

את הדרך בה דברים ואנרגיה יכולים להיות מאורגנים

based on random motion.

על בסיס תנועה אקראית.

For example, think of the air in a room.

לדוגמה, חשבו על אויר בחדר.

Imagine all the different possible arrangements

דמיינו את כל הסידורים השונים האפשריים

in space for the trillions of particles

בחלל לטריליוני החלקיקים

that make up the air.

שיוצרים את האויר.

Some of those arrangments

חלק מאותם סידורים

might have all the oxygen molecules over here

אולי יכילו את כל מולקולות החמצן שם

and all the nitrogen molecules over there,

וכל מולקולות החנקן שם,

separated.

מופרדות.

But far more of the possible arrangements

אבל בהרבה יותר מהאפשרויות לסידור

have those molecules mixed up with one another.

המולקולות האלו מעורבבות אחת עם השניה.

So, entropy favors mixing.

אז, אנטרופיה מעדיפה ערבוב.

Energetics deals with attractive forces.

אנרגטיקה מטפלת בכוחות משיכה.

And so, if attractive forces are present,

וכך, אם כוחות משיכה נמצאים,

the probability of some arrangements

ההסתברות של כמה סידורים

can be enhanced,

יכולה לגדול,

the ones where things are attracted to each other.

אלה בהם דברים נמשכים אחד לשני.

So, it is always the balance of these two things

אז, זה תמיד האיזון בין שני הדברים

that determines what happens.

שקובע מה יקרה.

On the molecular level,

ברמה המולקולרית,

water is comprised of water molecules,

מים מורכבים ממולקולות מים,

made up of two hydrogen atoms and an oxygen atom.

שעשויות משני אטומי מימן ואטום חמצן.

As liquid water, these molecules are engaged

כמים נוזליים, המולקולות האלה נמצאות

in a constant and random square dance

בריקוד ריבוע קבוע ואקראי

that is called the hydrogen bonding network.

שנקרא ריקוד רשת קישרי מימן.

Entropy favors keeping

אנטרופיה מעדיפה לשמור

the square dance going at all times.

שריקוד הריבוע ימשיך כל הזמן.

There are always more ways

תמיד יש יותר דרכים

that all the water molecules can arrange

שכל מולקולות המים יכולות להתארגן

in a square dance,

בריקוד ריבוע,

as compared to if the water molecules

יחסית לאפשרות שבה מולקולות המים

did a line dance.

היו עושות ריקוד שורות.

So, the square dance constantly goes on.

אז, ריקוד הריבוע ממשיך כל הזמן.

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

אז, מה קורה כשאתם מוסיפים מלח למים?

Well, on the molecular level,

ובכן, ברמה המולקולרית,

salt is actually made up of two different ions,

מלח עשוי למעשה משני יונים שונים,

chlorine and sodium,

כלור ונתרן,

that are organized like a brick wall.

שמאורגנים כמו קיר לבנים.

They show up to the dance

הם מופיעים לריקוד

as a big group in formation

כקבוצה גדולה במערך

and sit on the side at first,

ויושבים בצד קודם לכן,

shy and a bit reluctant to break apart

מבויישים ומעט ממאנים להפרד

into individual ions to join the dance.

ליונים בודדים כדי להצטרף לריקוד.

But secretly, those shy dancers

אבל בסתר, הרקדנים הביישנים האלה

just want someone to ask them to join.

רק רוצים שמישהו יבקש מהם להצטרף.

So, when a water randomly bumps into one of them

אז, כשמים נתקלים בהם במקרה

and pulls them into the dance away from their group,

ומכניסים אותם לריקוד הרחק מהקבוצה,

they go.

הם הולכים.

And once they go into the dance,

וברגע שהם נכנסים לריקוד,

they don't come back out.

הם לא יוצאים.

And in fact, the addition of the salt ions

למעשה, ההוספה של יוני המלח

adds more possible dance positions

מוסיפה יותר אפשרויות סידור

in the square dance,

בריקוד הריבוע,

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

אז זה עדיף להם להשאר לריקוד עם המים.

Now, let's take oil.

עכשיו, בואו ניקח שמן.

With oil, the molecules are sort of interested

עם שמן, המולוקולות סוג של מעוניינות

in dancing with water,

בריקוד עם המים,

so entropy favors them joining the dance.

אז האנטרופיה מעדיפה שהם יצטרפו לריקוד.

The problem is that oil molecules

הבעיה היא שמולקולות שמן

are wearing gigantic ballgowns,

לובשות שמלות נשף עצומות,

and they're way bigger than water molecules.

והן הרבה יותר גדולות ממולקולות מים.

So, when an oil molecule gets pulled in,

אז, כשמולקולות שמן נמשכות פנימה,

their size is really disruptive to the dance

הגודל שלהן ממש מפריע לריקוד

and the random exchange of partners

והחילוף האקראי של שותפים

that the waters engage in,

שהמים עסוקים בו,

a very important part of the dance.

חלק מאוד חשוב של הריקוד.

In addition, they are not great dancers.

בנוסף, הן לא רקדניות גדולות.

The water molecules try to engage

מולקולות המים מנסות לערב

the oil molecules in the dance,

את מולקולות השמן בריקוד,

but they just keep bumping into their dresses

אבל הן פשוט ממשיכות להתנגש בשמלות שלהן

and taking up all the room on the dance floor.

ולוקחות את כל המקום על ריצפת הריקודים.

There are way more ways the waters can dance

יש הרבה יותר דרכים שמים יכולים לרקוד

when the oil gets off the floor,

כשהשמן יורד מהרחבה,

so the waters squeeze out the oil,

אז המים דוחקים את השמן החוצה,

pushing it back to the bench with the others.

ומזזין אותם חזרה לספסל עם האחרים.

Pretty soon, when a large number of oils

מאוד מהר, כשמספר גדול של מולקולות שמן

have been squeezed over to the side,

נדחקו לצד,

they band together to commiserate

הן מתגודדות יחד כדי להתלונן

about how unfair the waters are being

כמה לא פייר המים היו

and stick together as a group.

ונשארות יחד בקבוצה.

So, it is this combination

אז, זה השילוב הזה

of the interactions between molecules

של פעולות בין מולקולות

and the configurations available to them

והסידורים האפשריים להן

when they're moving randomly

כשהן נעות באופן אקראי

that dictates whether they mix.

שמכתיב אם הן מתערבבות.

In other words, water and oil don't mix

במילים אחרות, שמן ומים לא מתערבבים

because they just don't make great dance partners.

מפני שהם פשוט לא פרטנרים טובים לריקוד.