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

Translator: Panaya Hasitabhan Reviewer: Kelwalin Dhanasarnsombut

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

ทำไมเกลือละลายในน้ำ แต่น้ำมันกลับไม่ละลายในน้ำ

Well, in a word, chemistry,

คำตอบสั้น ๆ คือ มันเป็นเรื่องทางเคมี

but that's not very satisfying, is it?

แต่คำตอบยังไม่น่าพอใจใช่ไหมล่ะ

Well, the reason salt dissolves and oil does not

สาเหตุที่เกลือและน้ำมัน ละลายในน้ำได้ต่างกัน

comes down to the two big reasons

มาจากสองเหตุผลหลัก

why anything happens at all:

ที่ทำให้เกิดปรากฎการณ์ทั้งหมดนี้

energetics

พลังงาน

and entropy.

และเอนโทรปี

Energetics deals primarily

พลังงานโดยพื้นฐานแล้วเกี่ยวข้อง

with the attractive forces between things.

กับแรงดึงระหว่างสิ่งต่าง ๆ

When we look at oil or salt in water,

เมื่อพูดถึงเกลือหรือว่าน้ำมัน ที่อยู่ในน้ำ

we focus on the forces between particles

เราจะให้ความสนใจ ต่อแรงระหว่างอนุภาค

on a very, very, very small scale,

ในระดับที่เล็กมาก ๆ

the molecular level.

ซึ่งก็คือในระดับโมเลกุล

To give you a sense of this scale,

เพื่อให้คุณได้เข้าใจ ถึงระดับโมเลกุลดังกล่าว

in one glass of water,

ในน้ำแก้วหนึ่ง

there are more molecules

มีโมเลกุลอยู่

than known stars in the universe.

มากกว่าดาวที่เรารู้ว่ามีอยู่ในจักรวาล

Now, all of these molecules are in constant motion,

เอาล่ะ โมเลกุลทั้งหมดนี้ มีการเคลื่อนไหว

moving, vibrating, and rotating.

เคลื่อนที่ สั่น และหมุนรอบ ๆ อย่างสม่ำเสมอ

What prevents almost all of those molecules

สิ่งที่ป้องกันโมเลกุลทั้งหมดเหล่านี้

from just flying out of the glass

ไม่ให้หลุดลอยออกไปจากแก้ว

are the attractive interactions between molecules.

คือปฏิสัมพันธ์แรงดึงระหว่างโมเลกุล

The strength of the interactions

ความแรงของปฏิสัมพันธ์

between water, itself, and other substances

ระหว่างน้ำด้วยกันเองและสสารอื่น ๆ

is what we mean when we say energetics.

คือสิ่งที่เราเรียกว่าพลังงาน

You can think of the water molecules engaging

คุณลองนึกถึงโมเลกุลน้ำ

in a constant dance,

จับคู่เต้นรำอย่างสม่ำเสมอ

sort of like a square dance

เหมือนกับการเต้นสแควร์

where they constantly and randomly exchange partners.

ซึ่งพวกมันสุ่มเปลี่ยนคู่เต้นรำไปเรื่อย ๆ อย่างสม่ำเสมอ

Put simply, the ability for substances

พูดง่าย ๆ ก็คือความสามารถของสสาร

to interact with water,

ในการมีปฏิสัมพันธ์กับน้ำ

balanced with how they disrupt

ถูกทำให้สมดุลกับการแยกตัว

how water interacts with itself,

กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างน้ำด้วยกันเอง

plays an important role in explaining

มันมีบทบาทสำคัญในการอธิบาย

why certain things mix well into water

ว่าทำไมสสารบางอย่างละลายได้ดีในน้ำ

and others don't.

แต่บางอย่างไม่ละลาย

Entropy basically describes

โดยหลักแล้ว เอนโทรปี อธิบายถึง

the way things and energy can be arranged

การที่สิ่งต่าง ๆ และพลังงาน สามารถถูกจัดเรียง

based on random motion.

จากการเคลื่อนไหวแบบสุ่ม

For example, think of the air in a room.

ยกตัวอย่างเช่น ลองนึกถึงอากาศในห้อง

Imagine all the different possible arrangements

ลองนึกถึงการจัดเรียงตัวที่เป็นไปได้ทั้งหมด

in space for the trillions of particles

ของอนุภาคนับล้านล้านอนุภาค

that make up the air.

ที่เป็นส่วนประกอบของอากาศ

Some of those arrangments

การเรียงตัวบางแบบ

might have all the oxygen molecules over here

อาจมีโมเลกุลออกซิเจนทั้งหมดอยู่ทางนี้

and all the nitrogen molecules over there,

และโมเลกุลไนโตรเจนทั้งหมดอยู่ทางโน้น

separated.

แยกจากกัน

But far more of the possible arrangements

แต่การจัดเรียงที่น่าจะเป็นไปได้มากกว่า

have those molecules mixed up with one another.

คือการที่โมเลกุลเหล่านี้อยู่ผสมปะปนกัน

So, entropy favors mixing.

ดังนั้น เอนโทรปีมีแนวโน้มที่จะผสมสิ่งต่าง ๆ

Energetics deals with attractive forces.

พลังงานเกี่ยวข้องกับแรงดึง

And so, if attractive forces are present,

ฉะนั้น ถ้ามีแรงดึงโมเลกุลเข้าหากัน

the probability of some arrangements

ความน่าจะเป็นของการเรียงตัวบางแบบ

can be enhanced,

อาจจะมากขึ้น

the ones where things are attracted to each other.

ซึ่งก็คือแบบที่สสารถูกดึงเข้าหากัน

So, it is always the balance of these two things

ดังนั้น จึงเป็นความสมดุลของสองสิ่งนี้

that determines what happens.

ที่กำหนดว่าจะเกิดอะไรขึ้น

On the molecular level,

ในระดับโมเลกุล

water is comprised of water molecules,

น้ำประกอบรวมด้วยโมเลกุลน้ำ

made up of two hydrogen atoms and an oxygen atom.

ที่ประกอบขึ้นจากไฮโดรเจนสองอะตอม และออกซิเจนหนึ่งอะตอม

As liquid water, these molecules are engaged

ในสถานะของเหลวโมเลกุลเหล่านี้จะปฏิสัมพันธ์กัน

in a constant and random square dance

ในการเต้นรำอย่างสม่ำเสมอและอย่างสุ่ม

that is called the hydrogen bonding network.

ซึ่งมันเรียกว่าโครงข่ายพันธะไฮโดรเจน

Entropy favors keeping

เอนโทรปีมีแนวโน้มที่จะคงรักษา

the square dance going at all times.

การจับคู่เต้นรำแบบสแควร์ ให้ดำเนินต่อไปเรื่อย ๆ

There are always more ways

มีวิธีการมากมายกว่า

that all the water molecules can arrange

ที่โมเลกุลน้ำทั้งหมดจะสามารถถูกจัดเรียงได้

in a square dance,

ในการเต้นรำแบบสแควร์

as compared to if the water molecules

เมื่อเปรียบเทียบกับโมเลกุลน้ำ

did a line dance.

ที่เต้นรำแบบเรียงเป็นแถวเดียว

So, the square dance constantly goes on.

ดังนั้น การจับคู่เต้นรำแบบสแควร์จึงดำเนินต่อไป

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

แล้วเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณใส่เกลือลงในน้ำ

Well, on the molecular level,

ในระดับโมเลกุล

salt is actually made up of two different ions,

เกลือประกอบด้วยประจุสองชนิด

chlorine and sodium,

คลอรีนและโซเดียม

that are organized like a brick wall.

ที่จัดเรียงตัวคล้ายกับกำแพงอิฐ

They show up to the dance

พวกมันปรากฏตัวในการเต้นรำ

as a big group in formation

เป็นกลุ่มใหญ่

and sit on the side at first,

และมานั่งอยู่ข้าง ๆ ในตอนแรก

shy and a bit reluctant to break apart

เขินอายและลังเลที่จะแยกออกจากกัน

into individual ions to join the dance.

เป็นแต่ละประจุ เพื่อไปร่วมเต้นรำ

But secretly, those shy dancers

แต่ลึก ๆ แล้ว นักเต้นขี้อายเหล่านี้

just want someone to ask them to join.

แค่กำลังรอคอยให้มีคนชวนไปเต้นเท่านั้น

So, when a water randomly bumps into one of them

ดังนั้น เมื่อโมเลกุลน้ำ ชนเข้ากับหนึ่งในพวกมันอย่างสุ่ม

and pulls them into the dance away from their group,

และดึงพวกมันเข้าไปในการเต้นรำ ออกไปจากกลุ่มของพวกมันเอง

they go.

เกลือก็ตามไป

And once they go into the dance,

แต่เมื่อเกลือออกไปเต้น

they don't come back out.

พวกมันไม่กลับออกมาอีก

And in fact, the addition of the salt ions

และอันที่จริง การเพิ่มประจุเกลือ

adds more possible dance positions

ทำให้มีตำแหน่งการเต้นได้หลากหลายมากขึ้น

in the square dance,

ในการเต้นแบบสแควร์

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

ฉะนั้น มันจึงมีแนวโน้มที่พวกมัน จะเต้นรำกับน้ำได้เรื่อย ๆ

Now, let's take oil.

ทีนี้ลองมาดูน้ำมัน

With oil, the molecules are sort of interested

โมเลกุลน้ำมันค่อนข้างที่จะสนใจ

in dancing with water,

ที่จะเต้นกับน้ำ

so entropy favors them joining the dance.

เอนโทรปีจึงมีแนวโน้มที่จะทำให้มันเข้าร่วมกันเต้นรำ

The problem is that oil molecules

ปัญหาคือโมเลกุลน้ำมัน

are wearing gigantic ballgowns,

สวมชุดเต้นรำเต็มยศอยู่

and they're way bigger than water molecules.

และพวกมันก็ตัวใหญ่กว่าโมเลกุลน้ำมาก

So, when an oil molecule gets pulled in,

ดังนั้น เมื่อโมเลกุลน้ำมันถูกดึงไป

their size is really disruptive to the dance

ขนาดของมันรบกวนการเต้นรำ

and the random exchange of partners

และสับเปลี่ยนคู่อย่างสุ่ม

that the waters engage in,

กับโมเลกุลน้ำ

a very important part of the dance.

ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการเต้นรำ

In addition, they are not great dancers.

ยิ่งกว่านั้น โมเลกุลน้ำมันเต้นไม่เก่ง

The water molecules try to engage

โมเลกุลน้ำพยายามจะเข้าไป

the oil molecules in the dance,

เต้นกับโมเลกุลน้ำมัน

but they just keep bumping into their dresses

แต่พวกมันก็ชนเข้ากับชุดกระโปรง

and taking up all the room on the dance floor.

และกินที่บนเวทีเต้นรำไปเสียหมด

There are way more ways the waters can dance

มีวิธีที่น้ำจะสามารถเต้นรำได้มากกว่า

when the oil gets off the floor,

เมื่อน้ำมันออกจากเวทีเต้นรำ

so the waters squeeze out the oil,

ดังนั้นน้ำจึงดันน้ำมันออกไป

pushing it back to the bench with the others.

ผลักให้พวกมันกลับไปนั่งข้าง ๆ

Pretty soon, when a large number of oils

ไม่นานหลังจากน้ำมันจำนวนมาก

have been squeezed over to the side,

ถูกดันออกไปข้าง ๆ

they band together to commiserate

พวกมันก็จับตัวกันแล้วก็บ่นงึมงำ

about how unfair the waters are being

ว่าน้ำนี่ช่างไม่ยุติธรรม

and stick together as a group.

และก็จับกลุ่มอยู่ด้วยกันอย่างนั้น

So, it is this combination

ฉะนั้น นี่คือการผสมผสาน

of the interactions between molecules

ของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

and the configurations available to them

และรูปแบบการเรียงตัวที่เป็นไปได้

when they're moving randomly

เมื่อพวกมันเคลื่อนที่อย่างสุ่ม

that dictates whether they mix.

ซึ่งกำหนดว่าพวกมันจะผสมกันหรือไม่

In other words, water and oil don't mix

พูดอีกแบบก็คือ น้ำกับน้ำมันไม่เข้ากัน

because they just don't make great dance partners.

เพราะพวกมันเป็นคู่เต้นที่ไม่เหมาะสมกันนั่นเอง