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

Tại sao dầu không thể hòa với nước? - John Pollard

Translator: Vu-An Phan Reviewer: Nhu PHAM

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

Tại sao muối hòa tan được trong nước nhưng dầu thì lại không?

Well, in a word, chemistry,

Vâng, ngắn gọn trong một từ, hóa học,

but that's not very satisfying, is it?

nhưng đó không phải là câu trả lời làm hài lòng, đúng không?

Well, the reason salt dissolves and oil does not

Vâng, lý do muối hòa tan còn dầu thì không

comes down to the two big reasons

xuất phát từ hai lý do chính

why anything happens at all:

tại sao điều đó lại xảy ra:

energetics

sự chuyển hóa của các loại năng lượng

and entropy.

và động lực học.

Energetics deals primarily

sự chuyển hóa của các loại năng lượng đối phó chủ yếu

with the attractive forces between things.

với lực hấp dẫn giữa những các vật thể.

When we look at oil or salt in water,

Khi chúng ta nhìn vào dầu hoặc muối trong nước,

we focus on the forces between particles

chúng ta tập trung vào các lực giữa các hạt phân tử

on a very, very, very small scale,

trên một quy mô rất, rất, rất nhỏ,

the molecular level.

mức độ phân tử.

To give you a sense of this scale,

Để cho bạn dễ hình dung về quy mô này,

in one glass of water,

trong một ly nước,

there are more molecules

có rất nhiều phân tử hơn

than known stars in the universe.

so với các ngôi sao được biết đến trong vũ trụ này.

Now, all of these molecules are in constant motion,

Bây giờ, tất cả các phân tử này đang trong chuyển động liên tục,

moving, vibrating, and rotating.

di chuyển, rung, và xoay vòng.

What prevents almost all of those molecules

Những gì ngăn cản hầu như tất cả những phân tử

from just flying out of the glass

bay ra khỏi cốc nước

are the attractive interactions between molecules.

là sự tương tác hấp dẫn giữa các phân tử.

The strength of the interactions

Sức mạnh của sự tương tác

between water, itself, and other substances

giữa nước, chính nó, và các chất khác

is what we mean when we say energetics.

là những gì chúng tôi muốn nói l khi nói rằng năng lượng chuyển hóa.

You can think of the water molecules engaging

Bạn có thể nghĩ về các phân tử nước tham gia

in a constant dance,

trong một điệu nhảy liên tục,

sort of like a square dance

giống như một điệu nhảy xoay vòng

where they constantly and randomly exchange partners.

nơi họ liên tục và ngẫu nhiên trao đổi bạn nhảy.

Put simply, the ability for substances

Để cho đơn giản, khả năng cho các chất

to interact with water,

tương tác với nước,

balanced with how they disrupt

cân bằng với làm thế nào nó phá vỡ

how water interacts with itself,

với việc nước tương tác với chính nó,

plays an important role in explaining

đóng một vai trò quan trọng trong việc giải thích

why certain things mix well into water

tại sao có những chất có thể hòa tan rất tốt trong nước

and others don't.

và những thứ khác thì không.

Entropy basically describes

Động lực học căn bản mô tả

the way things and energy can be arranged

cách thức để cho vật thể và năng lượng có thể được sắp xếp

based on random motion.

dựa trên chuyển động ngẫu nhiên.

For example, think of the air in a room.

Ví dụ, hãy nghĩ tới không khí trong một căn phòng.

Imagine all the different possible arrangements

Hãy tưởng tượng tất cả các sắp xếp khác nhau có thể

in space for the trillions of particles

trong không gian cho hàng nghìn tỷ hạt phân tử

that make up the air.

tạo nên không khí.

Some of those arrangments

Một số trong những sắp xếp đó

might have all the oxygen molecules over here

có thể làm cho tất cả các phân tử oxy ở đây

and all the nitrogen molecules over there,

và tất cả các phân tử nitơ đằng kia,

separated.

tách rời ra.

But far more of the possible arrangements

Nhưng xa hơn những sắp xếp có thể có

have those molecules mixed up with one another.

làm cho những phân tử được trộn lẫn với nhau.

So, entropy favors mixing.

Vì vậy, nhiệt động lực tạo điều kiện cho sự trộn lẫn.

Energetics deals with attractive forces.

sự chuyển hóa các loại năng lượng đối phó với lực hấp dẫn.

And so, if attractive forces are present,

Và như vậy, nếu lực hấp dẫn ở thì hiện tại,

the probability of some arrangements

xác suất của một số sắp xếp

can be enhanced,

có thể được tăng cường,

the ones where things are attracted to each other.

những chỗ mà những thứ bị thu hút vào nhau.

So, it is always the balance of these two things

Vì vậy, luôn luôn là sự cân bằng giữa hai thứ

that determines what happens.

xác định những gì sẽ xảy ra.

On the molecular level,

Ở cấp độ phân tử,

water is comprised of water molecules,

nước bao gồm các phân tử nước,

made up of two hydrogen atoms and an oxygen atom.

tạo thành từ 2 nguyên tử hiđrô và một nguyên tử ôxy.

As liquid water, these molecules are engaged

Như nước lỏng, các phân tử này tham gia vào

in a constant and random square dance

trong một điệu nhảy vòng tròn liên tục và ngẫu nhiên

that is called the hydrogen bonding network.

mà được gọi là mạng lưới liên kết hydro.

Entropy favors keeping

Nhiệt động lực duy trì

the square dance going at all times.

điệu nhảy vòng vào mọi lúc.

There are always more ways

Luôn có những cách khác

that all the water molecules can arrange

mà tất cả các phân tử nước có thể sắp xếp

in a square dance,

trong một điệu nhảy vòng quanh,

as compared to if the water molecules

so với việc nếu các phân tử nước

did a line dance.

khiêu vũ thành một hàng.

So, the square dance constantly goes on.

Vì vậy, những điệu nhảy vòng quanh cứ tiếp tục.

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

Vì vậy, những gì sẽ xảy ra khi bạn bỏ muối vào nước?

Well, on the molecular level,

Vâng, ở cấp độ phân tử,

salt is actually made up of two different ions,

muối thực sự được tạo thành bởi hai ion khác nhau,

chlorine and sodium,

clo và natri,

that are organized like a brick wall.

nó được tổ chức giống như một bức tường gạch.

They show up to the dance

chúng xuất hiện để khiêu vũ

as a big group in formation

và hình thành một nhóm lớn

and sit on the side at first,

và đầu tiên là ở một góc,

shy and a bit reluctant to break apart

nhút nhát và một chút e dè để chia nhóm ra

into individual ions to join the dance.

thành các ion riêng biệt để tham gia vào điệu nhảy.

But secretly, those shy dancers

Nhưng một cách bí mật, những vũ công nhút nhát đó

just want someone to ask them to join.

chỉ muốn một ai đó ngỏ lời mời họ tham gia.

So, when a water randomly bumps into one of them

Vì vậy, khi nước ngẫu nhiên va chạm vào một trong số chúng

and pulls them into the dance away from their group,

và kéo chúng ra khỏi nhóm để tham gia vào những điệu nhảy,

they go.

chúng đi ngay.

And once they go into the dance,

Và khi đã lên sàn nhảy,

they don't come back out.

chúng hoàn toàn bị cuốn vào đó.

And in fact, the addition of the salt ions

Trên thực tế, việc bổ sung các ion muối

adds more possible dance positions

cũng tạo thêm nhiều kiểu khiêu vũ khả thi khác

in the square dance,

trong điệu nhảy vòng quanh này,

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

Vì vậy việc nó ở lại và nhảy với nước rất được yêu thích

Now, let's take oil.

Bây giờ, chúng ta hãy nói về dầu.

With oil, the molecules are sort of interested

Với dầu, các phân tử này rất thích

in dancing with water,

khiêu vũ với nước,

so entropy favors them joining the dance.

Vì vậy nhiệt động lực tạo điều kiện cho chúng tham gia điệu nhảy.

The problem is that oil molecules

Vấn đề là phân tử dầu

are wearing gigantic ballgowns,

lại mặc những chiếc áo dạ hội khổng lồ,

and they're way bigger than water molecules.

và chúng lớn hơn phân tử nước rất nhiều

So, when an oil molecule gets pulled in,

Vì vậy, khi một phân tử dầu được kéo vào,

their size is really disruptive to the dance

kích thước của chúng thực sự phá vỡ buổi khiêu vũ

and the random exchange of partners

và việc trao đổi ngẫu nhiên bạn nhảy

that the waters engage in,

mà nước tham gia vào,

a very important part of the dance.

một phần rất quan trọng của điệu nhảy.

In addition, they are not great dancers.

Ngoài ra, chúng không phải là những vũ công giỏi.

The water molecules try to engage

Các phân tử nước cố gắng tham gia cùng

the oil molecules in the dance,

với các phân tử dầu trong buổi khiêu vũ,

but they just keep bumping into their dresses

nhưng chúng cứ va vào những bộ trang phục của lũ dầu

and taking up all the room on the dance floor.

những thứ chiếm phần lớn chỗ trên sàn nhảy.

There are way more ways the waters can dance

Có rất nhiều cách để nước có thể nhảy

when the oil gets off the floor,

khi dầu ra khỏi sàn nhảy,

so the waters squeeze out the oil,

do đó, nước ép dầu ra,

pushing it back to the bench with the others.

đẩy chúng vào những băng ghế xung quanh sàn nhảy cùng với những chất khác.

Pretty soon, when a large number of oils

Sớm thôi, khi mà một lượng lớn dầu

have been squeezed over to the side,

bị đá sang một bên,

they band together to commiserate

họ hợp nhất với nhau để đồng lòng

about how unfair the waters are being

về sự bất công trong cách đối xử của nước

and stick together as a group.

và kết thành nhóm với nhau.

So, it is this combination

Vì vậy, đó chính là sự kết hợp

of the interactions between molecules

của sự tương tác giữa các phân tử này

and the configurations available to them

và các cấu hình có sẵn cho chúng

when they're moving randomly

khi chúng di chuyển ngẫu nhiên

that dictates whether they mix.

và chỉ ra rằng khi nào thì chúng sẽ trộn lẫn với nhau.

In other words, water and oil don't mix

Nói cách khác, dầu và nước không pha trộn

because they just don't make great dance partners.

bởi vì chúng không phải là bạn nhảy tuyệt vời của nhau.