水に塩が溶けるが、油が溶けない理由：その化学

要約

物質が水に溶ける能力は、分子レベルでの物質と水分子の相互作用に依存します。この相互作用は、2つの概念で説明できます：エネルギーとエントロピー。エネルギーは、物質と水分子の引力を説明し、エントロピーは、物質と水分子の混合を、ランダムな運動に基づいて促進します。塩は、そのイオンが水分子に引き付けられ、水素結合ネットワークのダンスポジションを増やすため、水に溶けます。一方、油は分子が大きく、水素結合ネットワークを妨げ、水分子との引力がないため、水に溶けません。

物質と水の分子ダンスとは何か？

分子レベルでは、物質と水分子は常にランダムなダンスをしています。例えば、水分子は、常にランダムにパートナーを交換しながら水素結合ネットワークを形成します。このダンスは、正方形のダンスと呼ばれ、水分子の常に動くことによってエントロピーが促進されます。ただし、他の物質を水に加える場合は、ダンスにおける互換性に依存します。

エネルギーは、物質と水の混合をどのように決定するか？

エネルギーは、物質、水分子、およびそれらが互いにどのように相互作用するかを説明する引力を表します。物質が水と相互作用する能力は、水分子と物質のイオンまたは分子との間の引力の強さによって決まります。引力が存在する場合、特定の配置で物質同士が引き合う可能性が高くなります。

エントロピーは、物質と水の混合をどのように促進するか？

エントロピーは、物質とエネルギーのランダムな運動と乱雑さを表します。ランダムな運動に基づいて、物質と水の混合を促進します。たとえば、部屋の中では、数兆の空気粒子が異なる位置に配置されることができます。より多くの位置には、酸素と窒素分子の混合が含まれます。そのため、互いに引力がない場合、物質が混ざり合う可能性が高くなります。

なぜ塩は水に溶けるのか？

塩が水に溶けるのは、塩イオンと水分子の引力のためです。塩は、塩素とナトリウムの2つのイオンから構成されており、大きなグループとして水のダンスに参加します。しかし、水分子がランダムに衝突し、イオンをダンスに引き込むと、イオンは戻りません。塩イオンの追加により、水素結合ネットワークにはより多くのダンスポジションが追加され、塩イオンは水と一緒にダンスすることが好まれます。

なぜ油は水に溶けないのか？

一方、油は、分子が大きく、水分子との引力がないため、水に溶けません。油分子は水のダンスに参加したいと思っていますが、大きくてドレスを着ているため、水素結合ネットワークを妨げます。さらに、油分子は上手なダンサーではなく、水のダンスに参加しません。その結果、水分子は油を押し出し、油を他の油と一緒にベンチに戻します。