Tại sao dầu không thể hòa tan trong nước?

Đã bao giờ các bạn rửa bàn tay dính đầy dầu và nhận ra rằng nó không thể nào rửa được bằng nước? Hoặc có lần các bạn nghe nói về những vụ tràn dầu, bạn thắc mắc tại sao cả đại dương nước không thể hòa tan được lượng dầu nhỏ bé đó? Có 2 nguyên nhân chính giải thích vì sao dầu không thể hòa tan vào trong nước và 2 nguyên nhân này đều có liên quan đến các thành phần rất nhỏ gọi là phân tử.

Mọi thứ xung quanh chúng ta đều được tạo nên từ các hạt rất nhỏ gọi là phân tử. Cách để 2 chất tiếp xúc với nhau phụ thuộc vào sự tương tác lý - hóa giữa các phân tử của chất đó.

Dầu và nước có mật độ phân tử khác nhau

Nguyên nhân đầu tiên khiến dầu và nước không thể trộn lẫn vào nhau là do các phân tử của mỗi chất liên kết bằng những cách khác nhau. Các phân tử nước liên kết với nhau chặt chẽ hơn. Hãy hình dung bên trong một cốc nước có chứa số lượng các phân tử còn nhiều hơn số ngôi sao trên bầu trời. Điều này có nghĩa là nếu so sánh cùng một lượng nước và dầu, số lượng phân tử trong nước sẽ nhiều hơn dầu. Điều đó giải thích vì sao nước luôn chìm xuống và dầu luôn nổi lên phía trên.

Sự phân cực

Có thêm một lý do khác khiến nước và dầu không thể hòa tan vào nhau là do sự phân cực. Chính xác hơn, độ âm điện của mỗi nguyên tố là khác nhau, trong phân tử, hiệu số độ âm điện này sẽ quyết định phân tử đó có liên kết phân cực hay không (từ 0,4 đến 1,8). Nước là phân tử phân cực. Nó được tạo thành từ 2 nguyên tử Hydro và 1 nguyên tử Oxy. 3 nguyên tử này liên kết với nhau không theo dạng mạch thẳng mà tạo thành hình chữ V. Các electron trong phân tử phân bố ở vị trí của Oxy nhiều hơn so với Hidro, do đó vị trí của Oxy sẽ mang cực âm và ngược lại, 2 đầu hidro mang cực dương.

Các phân tử phân cực chỉ hòa tan trong dung môi phân cực. Các phân tử không phân cực thì chỉ tan được trong dung môi không phân cực. Đáng buồn thay, dầu có cấu trúc phân tử không phân cực. Và do đó, khi cho dầu vào nước, nó chỉ nổi lên bề mặt do nguyên nhân 1 chứ không hòa tan vào nước.

Dĩ nhiên là với các công nghệ tiến bộ ngày nay, chúng ta đã có những loại chất tẩy rửa hoặc xà phòng giúp rửa tay chúng ta hoặc các dụng cụ gia đình sạch vết dầu.

Tham khảo: Education, Smithsonianmag, Wired.