廚房就是實驗室!「氫鍵作用」引發的水與油的神奇戲劇

我是科學教練桑子研。生活處處是實驗!

廚房其實就是一個充滿驚喜的科學實驗室!大家在做沙拉醬的時候,有沒有發現「水」跟「油」不管怎麼用力搖,最後還是會各走各的路、分得清清楚楚?這看起來像是理所當然的日常,但您知道嗎?這背後其實隱藏著一場分子間的「愛恨情仇」喔!今天我們就來動手做個簡單實驗,揭開這個身邊的小奧秘。

實驗:來挑戰讓水跟油合體吧!

首先,我們先從最簡單的觀察開始。準備一個透明杯子,跟著下面的步驟來看看會發生什麼事:

  1. 先在杯子裡倒入一些水。
  2. 接著輕輕地把沙拉油倒進去。

這時候油會立刻浮上來,變成「下層是水、上層是油」的兩層狀態。就算你拿攪拌棒拚命地攪、用力地轉,過不了多久……油還是乖乖回到了上面,水也回到了下面。不管你試幾次,這兩位就是不肯手牽手在一起。

那道看不見的「牆」到底是什麼?

為什麼水和油會這麼「鐵齒」,說不混就不混呢?這跟物質擁有的一種特性「極性(Polarity)」有很大的關係。

水分子就像「小磁鐵」

水分子本身帶有微弱的電力偏向。它的一端帶正電,另一端帶負電,就像一顆顆微型磁鐵一樣。在科學上,我們稱這種狀態為「有極性」。水分子之間會因為正負相吸,產生一種叫作「氫鍵」的強大凝聚力。它們就像是一群感情超級好的好朋友,整天手牽手擠在一起組隊,外人很難插進去。

油分子是「沒電的邊緣人」

相對地,沙拉油這類的油脂分子幾乎沒有這種電力的偏向,也就是所謂的「無極性」。

在化學的世界裡,有一個很重要的潛規則,就是「物以類聚」:

  • 有極性的物質(例如水)喜歡跟同樣有極性的朋友玩。
  • 無極性的物質(例如油)則會跟無極性的聚在一起。

因為水分子之間的「氫鍵」連結實在太強了,對於不帶電、沒辦法產生吸引力的油分子,水分子根本不想理會。對水來說,油就像是一個插不進話題的外人,會直接被「排擠」出去。再加上油的密度比水小(比較輕),最後油就被推到上方,形成了一層明顯的隔閡。

所以說,「東西能不能溶在水裡」不只是隨便混混而已,分子之間的「電性相合度」才是關鍵。其實我們每天洗手用的肥皂能帶走油垢,就是因為肥皂分子同時擁有「親水(愛跟水玩)」和「親油(愛跟油玩)」的兩面性格,才能擔任兩者的和事佬喔!

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