水跟油為什麼不能相溶?本質真的是因為油中沒有親水基嗎?

2020-12-20 騰訊網

吃飯之後洗盤洗碗,我們都會用一種叫洗潔精的東西,那為什麼我們會用洗潔精呢?答案很簡單嘛,那必然是因為洗潔精能夠洗乾淨飯後的盤跟碗嘛。可是,洗潔精為什麼可以洗乾淨那些盤跟碗呢?這個問題的答案,想必知道的人不少,但卻也不會很多吧。

洗潔精能夠將碗洗乾淨的原因就是裡面含有烷基磺酸鈉、脂肪醇醚硫酸鈉、泡沫劑、增溶劑等這樣的東西,說這些東西可能很多人都看不懂,其實我也不是很懂,但對這些東西所具有的一些性質還是有所了解的,因為它們能夠洗乾淨盤碗的本質就是在於這些東西既能溶於水,又能溶於油。這話是什麼意思呢?其實就是想說,依靠洗潔精裡面的這些物質,它們在能溶於水且又能溶於油的作用下充當了水與油的溝通橋梁,讓油變得像是可以溶於水的樣子。

既然油能溶於水了,那麼盤碗上所沾有的油漬自然而然地就會隨著水而流走了。原本不隨水而去的油因為有了洗潔精充當媒介的緣故而使得油溶於水,最終很輕易地被水衝掉,因此那些飯後的盤碗能被洗潔精洗乾淨道理也就在這裡了。

說到了這裡,那麼我到底是想說什麼呢?是說洗潔精裡面的成分有親水基跟疏水基嗎?因為同一個物質分子中,有了親水基與疏水基的存在,所以它們才能既可以溶於水,又可以溶於油?其實,我想說的只不過是:水為什麼不能溶於油,而油又為什麼不能溶於水而已。也許有人會說,這不已經是廢話了嗎?中學的化學裡面早就已經說明了,水油之間的「誓不相溶」本就是親水基與疏水基之間的簡單問題,哪還有什麼其他更為複雜的原因或者說法?

其實,如果你拿水來跟二氧化碳,甲烷,或者是氮氣,甚至是氧氣等氣體來做對比的話,可能你就會發現,水之所以能在100℃以下還是液態,而不是像其他很多的氣體那樣在零度以下還是氣態的原因是因為水分子中有氫鍵的存在,水分子中的氫鍵可以有效地將水分子一個一個的拉攏到一起而不會像其他氣體那樣散開,最終才使得水之所以為水。

由於氫鍵的存在,水是非金屬液體中凝聚力最高的一種物質,而這凝聚力也即是所謂的水的表面張力。比如說將一滴水滴在塗過油漆的桌面上,水就會凝聚成一個水珠,這是因為水和桌面之間的附著力太弱,而水與水之間的凝聚力太強所致的。

不少人應該會見過蜥蜴可以在水面上行走那樣的動畫圖,其實這就是水的凝聚力強大蜥蜴的腳可以在踏破水之前就已經抬腳離開的原因。

當然,水也是有著很明顯的局限性的,不說因為它自身的凝聚力強而到哪裡都是抱團地聚攏到一起,其實水也是很容易跟其他物質黏連在一起的。比如說玻璃,我們將水灑在玻璃上,然後發現在玻璃上的水並不會像在塗有油漆的桌面上那樣形成一顆顆的水珠。在玻璃上的水是鋪開的,而這鋪開在玻璃上的水,其實也就是所謂的附著力了,因為這個附著力要大於水本身所具有的凝聚力,所以水也就被鋪開了。

那麼這個附著力會有什麼作用呢?其實這作用最為明顯的就是毛細吸附,一條毛巾,甚至是一張紙,只要它們一端被浸泡到水裡,然後其他還沒浸泡到水裡的部分就會因為這種附著力而使得一個水分子帶著一個水分子沿著毛巾或者是紙往上爬,直至水爬到一定的高度之後,其爬行的重力與附著力相平衡,水才會停止繼續往上爬。

說了水的凝聚力與附著力之後,我們現在回頭再說這個疏水與親水的問題。我們都知道疏水是因為疏水基的問題,而親水是親水基的問題,但如果我們換一個角度去理解的話,我們就會發現,有些物質,比如說食用油,也即是我們飯後留在盤碗裡面的那些油漬,它們溶不進水裡面其實是可以被看作因為油克服不了水的凝聚力而造成的。

克服不了水的凝聚力的物質可以統稱為疏水性物質,或者說是怕水的物質,這些疏水性物質是沒有電極性的,從本質上說,這正是由於它們沒有可以與水分子中的負電氧原子或者是正電氫原子構建成互相吸引的分子電極,所以它們不能在水的內部穩定地紮根,所有沒能跟水分子中的電極形成互相吸引的疏水性分子都會因為水本身所具有的強大凝聚力而遭受排擠,因此水油不相溶的現象也就體現出來了。

所以說,油水不能相溶,從本質上說是因為油分子中沒有可以與水分子中的正負電極性形成互相吸引而形成一種穩定的狀態而造成的,但是要說為什麼油水在不能相溶的基礎上,馬上就會出現水油分層的現象,這完全是因為水本身的凝聚力太強而把油分子給逼出水體之外的緣故。

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