Подобное растворяется в подобном • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»
200 законов мироздания > Химия
Вещество лучше растворяется в жидкости, если оно обладает той же полярностью и сходными прочими характеристиками.
Всем известно, что масло и вода не смешиваются: если мы добавим каплю масла в стакан с водой, с этой каплей ничего не произойдет, она не растворится. С другой стороны, если в воду капнуть спирт (или этанол, как говорят химики), капля сразу исчезнет, потому что она растворилась. Это можно проверить, добавив каплю красного вина в стакан с водой. Химики объясняют такое поведение веществ эмпирическим правилом «подобное растворяется в подобном».
Дело в том, что вода — полярная молекула. Электроны в молекуле воды большую часть времени проводят около кислорода, и, хотя суммарный электрический заряд всей молекулы равен нулю, молекула воды со стороны водорода становится положительно заряженной. Молекула этанола также полярная, и поэтому между молекулами воды и этанола могут образовываться водородные связи (см.
С другой стороны, масло состоит из неполярных молекул, поэтому между ними и молекулами воды нет связей. И вода не может «схватиться» за углеводородные молекулы масла. В свою очередь, масло не может присоединиться достаточно прочно к какой-либо молекуле воды, чтобы оттолкнуть другие молекулы воды, как происходило бы при растворении. Масло не «подобно» воде и не растворяется в ней.
В обычной жизни мы часто используем правило «подобное растворяется в подобном», хотя, наверное, не отдаем себе в этом отчет. Мы применяем моющие вещества — молекулы с особой структурой. У них длинный углеводородный хвост (неполярный, как и у масла) присоединен к сильно полярной головке. И, когда такая молекула встречается со слоем жира на поверхности, которую мы моем, хвост проникает внутрь этого слоя, а полярные головки торчат наружу.
4
Показать комментарии (4)
Свернуть комментарии (4)
Стас 17.09.2007 13:17 Ответить
Не дано определение полярности. Что имеется ввиду: дипольный момент, диэлектрическая проницаемость или иное. Дипольный момент молекул спиртов и воды ~1,7 Дебай. Но в бутаноле масло растворяется, а в ряду пропанол — этанол — метанол — вода растворимость постепенно уменьшается до практически нуля при равной полярности (дипольный момент)молекул. Так что определяет растворимость?
Ответить
Inna Стас 02.07.2008 15:56 Ответить
думаю, что растворимость определяет соотношение величины заряда диполя и размера неполярного углевода.
Ответить
Inna 02.07.2008 16:03 Ответить
Наверное нужно уточнить, что подразумевается под «маслом». Нефть (oil) растекается тонким слоем по поверхности воды из-за того, что неполярные хвосты молекул выталкиваются из воды (энтропийными «силами»), а полярные «головки» притягиваются к воде. Тот же эффект, что и с моющими средствами.
Ответить
mikad Inna 10.07.2008 13:12 Ответить
Под маслом подразумевается масло и тому подобные масляные вещества. Включая нефть. Но любое другое — тоже. Нефть растекается тонким слоем по поверхности воды абсолютно не по той причине, что моющие средства. У нефти нет гидрофильных головок (точнее, есть, конечно, в малой и не особо интересной концентрации. Просто потому, что в нефти много чего есть, и полярные и амфифильные соединения в том числе).
Ответить
Написать комментарий
1877
Постоянная Больцмана
начало XIX в.
Поверхностное натяжение
Новостная рассылка
«Элементы» в соцсетях:
Диаметр молекулы подсолнечного масла | Образовательная социальная сеть
МБОУ СОШ №3
Проект: Диаметр молекулы подсолнечного масла
Направление проекта: Определение размера молекулы
подсолнечного масла
Автор:
ученица 10 «А» класса
Зелепукина Виктория
Руководитель:
Ивакина Елена Васильевна
учитель физики
Усмань, 2012 г.
Оглавление:
- Введение
1.1Из истории вопроса
1.2Актуальность темы исследования
1.3Цель и задачи исследования
1.4Гипотеза исследования
1.5Методы и объект исследования
- Основная часть
2.1 Определение диаметра молекулы
- Вывод
- Список литературы
- Введение
- Из теории вопроса
Молекула в современном понимании – это наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Молекула способна к самостоятельному существованию. Мысль о том, что вещество состоит из мельчайших частиц, первыми высказали еще в 5 –м веке до нашей эры древнегреческие философы Левкипп и Демокрит, которые утверждали, что в мире есть только атомы и пустота.
В качестве довода они привели, например, такой: вода, высыхая, дробится на такие мельчайшие части, которые совершенно недоступны для глаз.
Однако только через две с половиной тысячи лет после рождения атомной гипотезы – в конце 20 –го века – наука достигла уровня, когда ученые смогли увидеть атомы.
Самая маленькая молекула – одноатомная молекула гелия, имеет размер около 0,2 нм. Размер молекулы воды, состоящей из двух атомов водорода и одного атома кислорода, — около 0,3нм.
В одной чайной ложке воды содержится примерно столько же молекул воды, сколько чайных ложек воды содержится в мировом океане. Значит, чтобы пересчитать молекулы воды в чайной ложке, понадобилось бы столько же времени, сколько нужно для того, чтобы вычерпать чайной ложкой мировой океан!
В окружающем нас воздухе молекулы носятся со скоростями артиллерийских снарядов – сотни метров в секунду. Мы не ощущаем своей кожей отдельных ударов молекул потому, что массы молекул чрезвычайно малы, а дробь их ударов – очень частая. «Барабанная дробь» быстрых ударов крошечных молекул воспринимается как постоянное давления газа.
В начале 19 века английский ботаник Броун наблюдая в микроскоп крошечные частицы пыльцы растений, взвешенные в воде, обнаружил, что они пребывают в «вечной пляске», совершая непрестанное хаотическое движение. Ученый предположил, что наблюдаемое им движение – это движение живых существ, и повторил опыт с растолченными в мельчайшую пыль кусочками камня. Но и частички камня «плясали без умолку». Это «броуновское движение», как его называли, оставалось загадкой для ученых целых 50 лет.
Экспериментальное доказательство существования молекул первым наиболее убедительно дал французский физик Ж. Перрен в 1906 г. при изучении броуновского движения. Оно, как показал Перрен, является результатом теплового движения молекул – и ничем иным. Броуновское движение явилось первым опытным подтверждением молекулярного строение вещества: оно сыграло роль «мостика» между макро- и микромирами.
Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности и определённым образом распределены в пространстве. Связи между атомами имеют различную прочность; она оценивается величиной энергии, которую необходимо затратить для разрыва межатомных связей.
Молекула как система, состоящая из взаимодействующих электронов и ядер, может находиться в различных состояниях и переходить из одного состояния в другое вынужденно (под влиянием внешних воздействий) или самопроизвольно. Для всех молекул данного вида характерна некоторая совокупность состояний, которая может служить для идентификации молекул. Как самостоятельное образование молекула обладает в каждом состоянии определенным набором физических свойств, эти свойства в той или иной степени сохраняются при переходе от молекул к состоящему из них веществу и определяют свойства этого вещества.
Обычно молекулой называют электрически нейтральную частицу. В веществе положительные ионы всегда сосуществуют вместе с отрицательными.
По числу входящих в молекулу атомных ядер различают молекулы двухатомные, трехатомные и т.д. Если число атомов в молекуле превосходит сотни и тысячи, молекула называется макромолекулой. Сумма масс всех атомов, входящих в состав молекулы, рассматривается как молекулярная масса. По величине молекулярной массы все вещества условно делят на низко- и высокомолекулярные.
- Актуальность темы исследования:
В этом учебном году я начала более подробно изучать молекулярную физику. Я узнала, что тела, которые нас окружают, состоят из мельчайших частиц – молекул. Меня заинтересовало, каковы размеры молекул. Из-за очень малых размеров молекулы нельзя увидеть невооруженным глазом или с помощью обыкновенного микроскопа. Мне захотелось на практике измерить диаметр молекулы подсолнечного масла.
- Цель и задачи исследования:
Цель проекта: измерить диаметр молекулы подсолнечного масла.
Задачи проекта:
1) изучение теории вопроса;
2) измерить объем одной капли;
3) измерить диаметр молекулы;
- Гипотеза исследования:
Гипотеза: Если капля масла перестала растекаться по поверхности, то толщина образовавшегося пятна равна диаметру молекулы.
- Методы и объект исследования:
Объект исследования: капля подсолнечного масла
Методы исследования: лабораторный метод.
- Основная часть
Определение диаметра молекулы
Я нашла объем капли подсолнечного масла. Для этого я накапала 100 капель масла в мерный цилиндр, измерила его объем, затем поделила на количество капель масла, то есть на 100. Таким образом объем капли получился равным 2*10-8м3.
После того как объем капли стал известен, из того же капилляра капнула одну каплю на поверхность воды, которая налита в широкий сосуд.
Для ускорения процесса предварительно немного нагрела воду приблизительно до 40 градусов Цельсия. Масло растеклось по поверхности, и в результате получилось круглое пятно. После того как пятно перестало расширяться, с помощью линейки я измерила его диаметр и перевела его в метры. Диаметр пятна получился равным 12*10-3м.
После этого рассчитала площадь пятна по формуле S=D2 π/4. Площадь пятна получилась равной 2,8*10-3м2. Затем объем капли поделила на площадь пятна, на которое она растеклась d =V/S. Диаметр получился равным 7*10-6 м — это и будет диаметр одной молекулы масла, поскольку считается, что оно растекается по воде до тех пор, пока толщина масляной пленки не станет равной одной молекуле.
Я предположила, что диаметр молекулы зависит от температуры. Я провела тот же опыт с нагретым до 60 градусов Цельсия маслом. Диаметр молекулы оказался ,что соответствует диаметру первого опыта. Значит, диаметр молекулы не зависит от температуры.
- Вывод
Я провела опыт, в результате которого нашла размер молекулы подсолнечного масла, он оказался 7*10-6м, а также доказала, что диаметр молекулы не зависит от температуры.
Я сравнила полученный результат с диаметром молекулы оливкового масла из ученика по физике Г.Я. Мякишева, где диаметр молекулы равен 1,7*10-7 см. Я пришла к выводу, что выбрала не совсем подходящий метод, так как в нем капля масла растеклась по поверхности жидкости слоем неравномерной толщины, то есть приняла форму линзы, у которой толщина в середине больше чем по краям. Я предполагаю, это можно объяснить явлением натяжения жидкости, а оно в данном методе не учитывалось. К сожалению, данный метод не позволил мне получить точный результат.
- Список литературы:
1. Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев. Физика, — М., Просвещение 2005.
2. Перышкин А.В. Факультатвный курс физики, М.,1980.
3. Перышкин А.В., Гутник, Физика, 2006.
4. Генденштейн Л.Э., Физика,2005.
5. Дик Ю.И., Физика, 2003.
Смешайте его с маслом и водой
Share на Facebook
Share в Twitter
Share на Reddit
Share на LinkedIn
Общая электронная почта
.
Химия
ПАВ
Плотность
Полярность
Введение
Возможно, вы слышали, как люди говорят: «Эти двое смешиваются, как масло и вода», когда описывают двух людей, которые не ладят друг с другом. Возможно, вы также замечали блестящее масло, плавающее на поверхности луж после дождя. В обоих случаях вы понимаете, что вода и масло плохо сочетаются друг с другом, но задумывались ли вы когда-нибудь, почему? Так много других веществ может растворяться в воде — почему не масло? В этом упражнении мы узнаем, что делает масло таким особенным, и попробуем сделать невозможное: смешать масло и воду!
Фон
В отличие от многих других веществ, таких как фруктовый сок, пищевые красители или даже сахар и соль, масла не смешиваются с водой. Причина связана со свойствами нефти и воды. Молекулы воды состоят из одного атома кислорода и двух атомов водорода. В дополнение к этой очень простой структуре молекулы воды полярны, что означает неравномерное распределение заряда по молекуле воды. Вода имеет частичный отрицательный заряд от своего атома кислорода и частичный положительный заряд от своих атомов водорода. Эта полярность позволяет молекулам воды образовывать прочные водородные связи друг с другом, между отрицательно заряженным атомом кислорода одной молекулы воды и положительно заряженным атомом водорода другой.
Масла, напротив, неполярны, и поэтому их не притягивает полярность молекул воды. На самом деле масла гидрофобны, или «водобоязненные». Вместо того, чтобы притягиваться к молекулам воды, молекулы масла отталкиваются от них. В результате, когда вы добавляете масло в чашку воды, они не смешиваются друг с другом. Поскольку нефть менее плотна, чем вода, она всегда будет плавать поверх воды, создавая поверхностный слой нефти. Вы могли видеть это на улицах после сильного дождя — на некоторых лужах плавает масляный налет.
В этом упражнении мы проверим способность поверхностно-активных веществ смешивать масло и воду. Поверхностно-активное вещество, которое мы будем использовать, — это средство для мытья посуды, которое помогает разрушить поверхностное натяжение между маслом и водой, потому что оно амфифильно: частично полярно и частично неполярно. В результате детергенты могут связываться как с молекулами воды, так и с молекулами масла. Мы увидим результаты этого свойства в этой деятельности!
Материалы
- 2 прозрачные пластиковые бутылки для воды с крышками
- 2 стакана воды
- Полстакана масла (подойдет оливковое, кулинарное или растительное масло)
- Жидкое мыло для мытья посуды
- Часы или таймер
- Перманентный маркер
- Мерный стакан
- Мерная ложка
- Пищевой краситель (по желанию)
Подготовка
- Снимите все этикетки с бутылок с водой.
- Используйте свой маркер, чтобы пометить бутылки: пометьте первую «Масло+Вода», а вторую «Масло+Вода+Мыло». Пишите этикетки как можно ближе к горлышкам бутылок.
- Налейте по одной чашке воды в каждую бутылку.
Процедура
- Тщательно отмерьте и налейте четверть стакана масла в бутыль с надписью Oil+Water. Оставьте бутылку на столешнице или на плоской поверхности, пока вы наблюдаете за водой и маслом. Масло опускается на дно бутылки, остается на поверхности воды или смешивается с ней?
- Повторите этот шаг, добавив четверть стакана масла в бутылку с надписью Oil+Water+Soap. Нефть опускается на дно, остается на поверхности воды или смешивается с ней?
- Убедитесь, что крышки плотно прикручены к каждой бутылке.
- Держа флаконы в каждой руке, энергично встряхивайте флаконы в течение 20 секунд.
- Поставьте бутылки на плоскую поверхность с хорошим освещением.
- Запишите время на часах или установите таймер на 10 минут.
- Осмотрите содержимое каждой бутылки. Поднесите их к свету по одному, чтобы вы могли ясно видеть, что происходит внутри бутылки. Изменилось ли что-нибудь, когда вы встряхнули бутылки? Смеси выглядят одинаково в обоих? Если нет, то чем они отличаются? Как бы вы объяснили наблюдаемые вами различия?
- По прошествии 10 минут посмотрите на содержимое бутылок и отметьте изменения. Как выглядят масло и вода в каждой бутылке? Нефть смешалась с водой, опустилась на дно или поднялась наверх?
- Дополнительно: Добавьте пищевой краситель в воду, чтобы получить эффект лавовой лампы
- Дополнительно: Проверьте другие виды мыла, такие как зубная паста, мыло для рук и шампунь, смешав их с маслом и водой.
Наблюдения и результаты
В этом упражнении вы смешали масло и воду, а затем наблюдали, как добавление средства для мытья посуды изменило свойства этой смеси. Во-первых, вы должны были заметить, что когда вы добавляли масло в воду, они не смешивались друг с другом. Вместо этого нефть создала слой на поверхности воды. Это связано с тем, что нефть менее плотна, чем вода, и поэтому всплывает на поверхность. Когда вы встряхнули бутылку Oil+Water, вы могли заметить, что масло разбилось на крошечные шарики. Эти шарики, однако, не смешивались с водой. После того, как вы оставили бутылку Oil+Water на 10 минут, вы должны были наблюдать, как масло и вода снова начали разделяться почти сразу, а еще через 10 минут в вашей бутылке снова было два отдельных слоя.
В противоположность этому вы должны были обнаружить, что встряхивание бутылки с маслом+водой+мылом привело к образованию большого количества пены, но вместо того, чтобы немедленно начать отделяться, смесь была мутной, желтого цвета. В конце концов, масло и вода должны были снова разделиться на два слоя, но эти слои должны были казаться менее отчетливыми и более мутными, чем слои в вашей бутылке с маслом и водой.
Разница между двумя бутылками возникает из-за добавления средства для мытья посуды в бутылку Масло+Вода+Мыло. Молекулы детергента могут образовывать связи как с молекулами воды, так и с молекулами масла. Следовательно, хотя масло и вода технически не смешиваются друг с другом, молекулы средства для мытья посуды действуют как мост между молекулами масла и воды. В результате молекулы масла и воды в бутылке не разделены четко. Вместо этого вы видите мутную смесь, являющуюся результатом цепочек масла, мыла и воды, которые вы создали, добавив средство для мытья посуды.
Дополнительные материалы для изучения
Goo-Be-Gone: уборка разливов нефти, от Science Buddies
Сделайте свою собственную лавовую лампу, от Scientific American
Химия чистоты: сделайте собственное мыло для изучения синтеза мыла, от Science Buddies
Научные занятия для всех возрастов!, от Science Buddies
Это задание было предложено вам в сотрудничестве с Science Buddies
ОБ АВТОРАХ
Почему масло и вода не смешиваются?
НАУКА — Физические науки
Задумывались ли вы когда-нибудь.
..- Почему нефть и вода не смешиваются?
- Что такое полярные молекулы?
- Как эмульгатор смешивает воду и масло?
Теги:
Просмотреть все теги
- Наука,
- Масло,
- Вода,
- Микс,
- Химия,
- Полярность,
- Молекула,
- Полярный,
- Положительный,
- Отрицательный,
- Плата,
- Соль,
- уксус,
- Растворение,
- Растворитель,
- Плотный,
- Эмульгатор,
- Мыло,
- Гидрофобный,
- Гидрофильный
Сегодняшнее чудо дня было вдохновлено Скайларом из Флориды. Skylar Wonders , “ Почему масло и вода не смешиваются? «Спасибо, что ДУМАЕТЕ вместе с нами, Скайлар!
Когда дело доходит до общения, иногда люди похожи друг на друга как две капли воды. Это означает, что они тусуются и прекрасно ладят друг с другом. Другие люди могут ужиться, как кошки и собаки. Если вы когда-нибудь видели, как собака гоняется за кошкой, то вы знаете, что они не всегда хорошо ладят. Кошки и собаки как масло и вода: они просто не смешиваются!
Но почему масло и вода не смешиваются? Были ли нефть и вода в большой ссоре тысячи лет назад, из-за которой они навсегда возненавидели друг друга? Нет, насколько нам известно, между нефтью и водой никогда не было большого конфликта. Они просто не смешиваются. Готовы ли вы добраться до сути этой тайны?
Молекулы воды являются полярными молекулами. Это означает, что один конец молекулы имеет положительный заряд, а другой конец имеет отрицательный заряд. Это позволяет молекулам воды связываться друг с другом. Молекулы масла, с другой стороны, неполярны.
Вы когда-нибудь растворяли соль в воде? Как насчет сахара или кофейной гущи? Эти вещества легко смешиваются с водой, потому что они также имеют полярные молекулы. Они способны связываться с молекулами воды.
Однако неполярные молекулы хорошо смешиваются только с другими неполярными молекулами. Это объясняет, почему масло плохо смешивается с водой. Их молекулы не способны связываться.
Так что же происходит, когда вы пытаетесь смешать масло и воду? Молекулы воды притягиваются друг к другу, а молекулы масла слипаются. Это заставляет масло и воду образовывать два отдельных слоя. Молекулы воды собираются ближе друг к другу, поэтому они опускаются на дно, оставляя масло на поверхности воды.
Вы когда-нибудь встряхивали бутылку с маслом и водой? Если да, то вы знаете, что эти двое действительно смешались в течение короткого времени. Это потому, что вы вызвали эмульсию. Вы заставили жидкости смешаться друг с другом. Однако такое смешение длится недолго! Если вы снова посмотрите на бутылку через минуту или около того, вы увидите, что вода и масло снова разделились.
Масло и вода могут смешиваться дольше. Вам просто нужно добавить эмульгатор. Это молекула с одним концом, у которого есть один полярный конец и один неполярный конец. Яичные желтки являются распространенными эмульгаторами. Так же и мыло! Он притягивает масло с одного конца и воду с другого. Вот что он делает, когда моет руки!
В следующий раз, когда будете в ресторане, найдите на столе емкость с маслом и уксусной заправкой. Все масло сверху? Это потому, что уксус смешивается с водой. Дайте ему хорошенько встряхнуться и посмотрите, что произойдет!
Common Core, Научные стандарты следующего поколения и Национальный совет по социальным исследованиям. »> Стандарты: NGSS.PS1.A, NGSS.PS1.B, CCRA.L.3, CCRA.L.6, CCRA.R.1, CCRA.R.2, CCRA.R.10, CCRA.SL.1
Интересно, что дальше?
Если ты собираешься завтра в Вандерополис, тебе лучше быть готовым к восхождению!
Попробуйте
Масло и вода могут не смешиваться, но вы обязательно хорошо проведете время вместе, если вместе с другом или членом семьи изучите следующие занятия:
- Действительно ли масло и вода не смешиваются? Узнайте сами! Возьмите чистый стакан из шкафа дома и наполните его водой. Налейте небольшое количество растительного масла в стакан и посмотрите, что произойдет. Они смешиваются? Нарисуйте или нарисуйте картину того, как выглядит ваш стакан после того, как вы нальете в него масло. Ради забавы вы можете поэкспериментировать и приготовить интересные смеси, используя разные виды масла и добавляя пищевой краситель в стакан с водой.
- Можно ли сделать масло и воду более дружественными и смешать их? Продвиньте свои эксперименты на шаг вперед, подключившись к Интернету и попробовав эксперимент «Смешивание масла и воды». Вам также понадобится жидкость для мытья посуды или моющее средство. Какой эффект этот новый ингредиент оказывает на смешивание масла и воды? Получайте удовольствие от экспериментов!
- Знаете ли вы людей, которые иногда ведут себя как масло и вода? Время от времени вы, вероятно, будете замечать, что некоторые люди просто не могут взаимодействовать и ладить друг с другом. Что такого в этих людях, что заставляет их вести себя как масло и вода? Вы знаете кого-нибудь вроде этого? Придумайте несколько идей, которые могут помочь вам преодолеть их разногласия. Можете ли вы быть средством для мытья посуды или моющим средством, которое объединяет людей?
Wonder Sources
- http://news.mit.edu/2014/separating-finely-mixed-oil-and-water-0701 (по состоянию на 11 июня 2019 г.)
- http://www.smithsonianmag.com /science-nature/oil-and-water-do-mix-38726068/?no-ist (по состоянию на 11 июня 2019 г.)
Вы поняли?
Проверьте свои знанияWonder Contributors
Благодарим:
Ханна, Харли и Лорен
за ответы на вопросы по сегодняшней теме Wonder!
Удивляйтесь вместе с нами!
Что вас интересует?
Wonder Words
- полярный
- заряд
- говорю
- растворенный
- эмульгатор
- привлечь
- молекула
- эмульсия
- облигация
Примите участие в конкурсе Wonder Word
Оцените это чудо
Поделись этим чудом
×ПОЛУЧАЙТЕ СВОЕ ЧУДО ЕЖЕДНЕВНО
Подпишитесь на Wonderopolis и получайте Чудо дня® по электронной почте или SMS
Присоединяйтесь к Buzz
Не пропустите наши специальные предложения, подарки и рекламные акции.