ГлавнаяРазноеМолекулы масла и воды

Диаметр молекулы подсолнечного масла. Молекулы масла и воды


Взаимодействие "воды" и "масла"

Коллоидная химия

Взаимодействие "воды" и "масла".
Бытовые примеры
Силы межатомного притяжения. Ковалентная связь.
Полярные и неполярные ковалентные связи.

     Неполярные ковалентные связи

     Полярные ковалентные связи.

     Электроотрицательность

     Молекула воды

     Молекулы углеводородов

     Молекулы дифильных веществ

Межмолекулярные силы. Силы Вандер Ваальса.

     Ориентационные силы. Вода - полярный растворитель.

     Дисперсионные силы. Масла – неполярные растворители.

Расслоение воды и масла.
Гидрофобность и гидрофильность.
Дифильность.
Поверхностно-активные вещества.

     Моющие средства.

     Эмульгаторы.

Взаимодействие жидкости и твёрдых поверхностей. Смачивание.
Бытовые примеры

В обычной бытовой жизни каждый из нас мог быть свидетелем некоторой «антипатии» между водой и маслянистыми жидкостями.

Например, каждый знает, как трудно отмыть жирные руки водой. Без использования мыла это сделать почти невозможно.

Известный факт: если в одной ёмкости смешать воду и масло, то через некоторое время произойдёт их расслоение. Вода, как более тяжёлая жидкость, соберётся в нижней части сосуда, а над ней появится плёнка масла.

Покрытые жиром перья птиц так хорошо отталкивают воду, что даже если птица полностью погрузиться в неё, то вынырнув, ей достаточно будет встряхнуться, чтобы вновь оказаться сухой.

Капли росы на листьях растений – ещё один пример взаимного отталкивания воды и жирной поверхности.

Листья растений покрыты тонкой плёнкой выделяемого ими воска. А воск – жироподобное вещество. Также как и масло, воск не смачивается водой.

Все растворители в химии делят на:

А растворяемые вещества делят на:

Таким образом, мы имеем дело с системным отличием в свойствах двух больших классов соединений, как растворителей, так и растворимых веществ.

Разберёмся, с чем объясняются эти отличия.

Силы межатомного притяжения. Ковалентная связь.

Забегая вперёд, сразу скажем, что причина антипатии воды и масла кроется в принципиально разных силах, действующих между образующими их молекулами.

Но прежде, чем рассматривать межмолекулярные силы, необходимо рассмотреть силы межатомного притяжения. Именно они приводят к возникновению молекул и ответственны за различия межмолекулярных сил.

Сделаем это на примере водорода.

Водород – простейший атом. Он состоит из ядра (протона) и одного электрона, совершающего вращательное движение вокруг ядра.

Как известно, устойчивая молекула может возникнуть только при условии, что её потенциальная энергия меньше, чем суммарная потенциальная энергия образующих её атомов.

Английскому физику Ф. Лондону и работавшему в Англии немецкому физику В. Гейтлеру удалось получить уравнение, позволяющее найти зависимость потенциальной энергии Е системы, состоящей из двух атомов водорода, от растояния r между ядрами этих атомов. (Позднее их расчёты были подтверждены экспериментально.)

При этом оказалось, что результаты расчёта зависят от того, одинаковы или противоположны по знаку спины взаимодействующих электронов.

Спин (от англ. spin — вертеться, вращение) — собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу. Спин связан не с движением электрона вокруг ядра, а имеет отношение к.с собственному его состоянию. Для более лёгкого понимания этого понятия часто проводят аналогию с вращением планет вокруг своей оси. В этом случае знак спина будет характеризовать направление вращения.

При совпадающем направлении спинов сближение атомов приводит к непрерывному возрастанию энергии системы. В этом случае для сближения атомов требуется затрата энергии, так что такой процесс оказывается энергетически не выгодным и химическая связь между атомами не возникает.

а - при противоположно направленных спинах. б - при одинаково направленных спинах. r0 - межъядерное расстояние в молекуле водорода. Е0 - энергия системы из двух невзаимодействующих атомов.

При противоположно направленных спинах сближение атомов до некоторого расстояния r0 сопровождается уменьшением энергии системы. При r = r0 обладает наименьшей потенциальной энергией, т.е. находится в наиболее устойчивом состоянии. Дальнейшее сближение атомов вновь приводит к увеличению энергии.

Говоря другими словами, если попытаться сблизить атомы водорода на растояние, меньшее, чем r0, то между ними возникнет сила отталкивания, а если увеличивать расстояние между ними r > r0, то возникнет сила притяжения, пытающаяся вернуть систему в состояние r = r0.

Но это и означает, что в случае противоположно направленных спинов атомных электронов образуется молекула Н2 – устойчивая система из двух атомов водорода, находящихся на определённом расстоянии друг от друга.

Образование химической связи между атомами водорода является результатом взаимопроникновения («перекрывания») электронных облаков, происходящего при сближении взаимодействующих атомов.

Вследствии такого взаимопроникновения плотность отрицательного электрического заряда в межъядерном пространстве возрастает. Положительно заряженные ядра атомов притягиваются к области перекрывания электронных облаков, что приводит к образованию устойчивой молекулы.

Химическая связь в молекуле водорода осуществляется путём образования пары электронов с противоположно направленными спинами, принадлежащей обоим атомам.

Такая двухэлектронная двухцентровая связь называется ковалентной.

Полярные и неполярные ковалентные связи.
Неполярная ковалентная связь

В случае большинства химических веществ, связь между атомами внутри молекул обеспечивается именно ковалентными связями. Но характер этой связи может отличаться.

Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента, как, например, молекулы Н2, N2, Cl2, и т.д., то каждое электронное облако, образованное общей парой электронов и осуществляющее ковалентную связь, распределяется в пространстве симметрично относительно ядер обоих атомов.

В подобном случае ковалентная связь называется неполярной.

Полярная ковалентная связь

Если же молекула состоит из атомов различных элементов, то общее электронное облако смещено в сторону одного из атомов, так что возникает ассиметрия в распределении заряда.

В таких случаях ковалентная связь назывется полярной.

Электроотрицательность химических элементов

Для оценки способности атома данного элемента оттягивать к себе общую электронную пару пользуются величиной относительной электроотрицательности.

Чем большее количество протонов содержит ядро атома элемента и чем меньше его радиус, тем выше будет его электротрицательность.

Понятно, что чем больше расстояние между ядром атома и его внешним электронным уровнем, тем меньше будет сила притяжения между ними и меньше будет поляризующий эффект.

Причём, если рассмотреть последовательность расположения элементов в периодической системе, то выяснится, что большее влияние на величину электроотрицательности будет оказывать, как раз увеличение радиуса элемента, а не массивность его ядра.

Наиболее электроотрицательные атомы окажутся в верхнем правом углу таблицы Менделеева, а наименее электроотрицательные – в нижнем левом углу.

В направлении, заданном этой диагональю (от Фтора F к Францию Fr) электроотрицательность элементов будет закономерно убывать.

Вот значения относительной элетроотрицательности некоторых элементов:

Относительная электроотрицательность атомов

Н 2,1

Li 0,98

Be 1,5

B 2,0

C 2,5

N 3,07

O 3,5

F 4,0

Na 0,93

Mg 1,2

Al 1,6

Si 1,9

P 2,2

S 2,6

Cl 3,0

K 0,91

Ca 1,04

Ga 1,8

Ge 2,0

As 2,1

Se 2,5

Br 2,8

Rb 0,89

Sr 0,99

In 1,5

Sn 1,7

Sb 1,8

Te 2,1

I 2,6

Молекула воды

Молекула воды является типичным примером молекулы с полярной ковалентной связью. Причём эта полярность выражена достаточно явно. Ведь электроотрицательность кислорода является одной из самых высоких. Больше только у фтора.

Общее электронное облако будет значительно смещено от ядер атомов водорода к ядру кислорода.

Вследствие перераспределения электронной плотности атом кислорода приобретёт избыток отрицательного заряда, а атомы водорода, наоборот, окажутся заряженными положительно.

Похожим образом обстоят дела с молекулами неорганических кислот и их солей. Например, молекулы НCl, HF, NaCl, KCl и пр. представляют собой явно выраженные диполи с положительными и отрицательными полюсами.

Такие молекулярные диполи будут создавать вокуг местные электрические поля и притягивать к себе противоположно заряженные частицы, в том числе противоположно заряженные полюса диполей, таких же как они сами молекул.

Молекулы углеводородов

Молекулы углеводородов состоят из атомов углерода и водорода.

Простейший углеводород – метан СН4. Он открывает гомологический ряд предельных углеводородов. За метаном следуют: этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10) и т.д.

Вот их структурные формулы:

Углеводороды от СН4 до С4Н10 – газы (при температуре 20°С).

От С5Н12 до С16Н34 – жидкости.

От С16Н34 – твёрдые вещества.

Атомы углеводородов связаны между собой всё той же ковалентной связью. Но в отличие от воды молекулы углеводородов неполярны.

По значениям электроотрицательности атомы водорода и углерода близки:

Водород – 2,1

Углерод – 2,5.

Для сравнения, электроотрицательность кислорода – 3,5.

Таким образом, в молекулах углеводородов электронная плотность крайне незначительно смещена в сторону ядра атома углерода. Такое малое смещение не создаст сколько-то заметных электрических полей, вследствии чего ковалентная связь в молекулах углеводородов будет ближе к неполярной.

Молекулы дифильных веществ

Дифильными называют такие вещества, молекулы которых в своём составе имеют группы, как с полярной, так и с неполярной связью.

Например, в молекуле масляной кислоты имеется полярная группа СООН и неполярный углеводородный хвост:

К дифильным относятся многие органические вещества, например, жирные кислоты, соли жирных кислот, спирты и пр.

Межмолекулярные силы. Силы Вандер Ваальса.

Мы уже рассмотрели действие ковалентных сил, благодаря которым атомы различных веществ образуют молекулы. Теперь рассмотрим силы, определяющие взаимодействие между молекулами.

Силы межмолекулярного взаимодействия, называемые также силами Ван-дер-Ваальса, слабее ковалентных сил, но проявляются на больших расстояниях. В основе их лежит электростатическое взаимодействие диполей, но в различных веществах механизм возникновения диполей различен.

Мы рассмотрим два вида сил Ван-дер-Ваальса: ориентационные и дисперсионные. Различность механизмов действия этих сил приводит к отсутствию взаимодействия между водой и жироподобными веществами.

1. Ориентационное взаимодействие

Если вещество состоит из полярных молекул, например, Н2О, НCl, то в конденсированном состоянии молекулы ориентируются друг по отношению к другу своими разноимённо заряженными концами, вследствие чего наблюдается их взаимное притяжение.

Молекулы воды связываются между собой водородными связями. Этот вид связи, строго говоря, не относят ориентационному типу взаимодействия. Водородная связь занимает промежуточное положение между силами Ван-дер-Ваальса и донорно-акцепорными химическими связями. Водородная связь — форма ассоциации между электроотрицательным атомом и атомом водорода H, связанным ковалентно с другим электроотрицательным атомом. В качестве электроотрицательных атомов могут выступать N, O или F. Водородные связи могут быть межмолекулярными или внутримолекулярными. Мы не будем углубляться в сравнение между собой ориентационных сил и сил, возникающих в случае образования водородных связей. В нашем случае важно, что и те и другие возникают в случае взаимодействия полярных молекул.

Ещё раз повторим, что для того чтобы между молекулами возникли ориентационные силы, эти молекулы должны быть полярными.

Вода и другие полярные растворители удовлетворяют этому требованию. Но неполярные молекулы жироподобных веществ в этом взаимодействии принять участие не могут.

Неполярные молекулы связываются друг с другом при помощи другого механизма, а именно – дисперсионного взаимодействия.

2. Дисперсионное взаимодействие

В атомах и молекулах электроны сложным образом движутся вокруг ядер. В среднем по времени дипольные моменты неполярных молекул оказываются равными нулю. Но в каждый момент электроны занимают какое-то положение. Поэтому мгновенное значение дипольного момента отлично от нуля. Мгновенный диполь создаёт электрическое поле, поляризующее соседние молекулы. В результате возникает взаимодействие мгновенных диполей.

Считается, что дисперсионная энергия не имеет классического аналога и определяется квантовомеханическими флуктуациями электронной плотности.

Как показывает квантовая механика, мгновенные диполи возникают в твёрдых телах и жидкостях согласованно, причём концы соседних молекул оказываются заряженными электричеством противоположного знака, что приводит к их притяжению.

Таким образом, именно дисперсионные силы связывают между собой неполярные молекулы жироподобных веществ.

Расслоение воды и масла

Итак, как мы выяснили, молекулы жирных веществ неполярны. Они связываются друг с другом при помощи дисперсионных сил.

Молекулы воды, наоборот, полярны. Они ориентируются друг по отношению к другу своими разноимённо заряженными концами, вследствии чего наблюдается их взаимное притяжение.

В твёрдой воде (лёд) атом кислорода каждой молекулы участвует в образовании двух водородных связей с соседними молекулами воды согласно схеме выше, в которой водордные связи показаны пунктиром.

В молекуле воды между атомами существует не только ориентационное взаимодействие, но также дисперсионное и индукционное (в этой главе мы не рассматривали индукционнее взаимодействие). Соотношение энергии этих взаимодействий следующее:

Ориентационные – 190 Дж м

Дисперсионные – 74,7 Дж м

Индукционные – 10 Дж м.

Таким образом, в молекуле воды ориентационные силы примерно в 2,5 раза превышают дисперсионные.

Что будет происходить, если смешать воду и масло в одной ёмкости?

Если тщательно перемешать эту смесь, то молекулы воды будут окружены, как себе подобными молекулами, так и молекулами масла.

Между молекулами воды и масла будут действовать дисперсионные силы притяжения. Как вы помните, эти силы в той или иной степени действуют между молекулами любых веществ. Но по своей интенсивности они будут решительно уступать ориентационныи силам, действующим между молекулами воды.

Молекулы масла, в этом случае, окажутся препятствием для молекул воды, желающим воссоединиться. Молекулы масла, при этом, будут вытесняться более энергично взаимодействующими молекулами воды на переферию.

А так как по своему весу масло легче воды, то рано или поздно оно всё окажется в верхней части нашей ёмкости. Произойдёт полное расслоение двух жидкостей.

Тот же самый процесс можно описать в других терминах.

В любой дисперсной системе самопроизвольно будут протекать процессы, направленные на уменьшение потенциальной энергии системы.

В данном случае потенциальную энергию, как правило, называют свободной поверхностной энергией, и она напрямую связана с площадью поверхностей раздела фаз.

Когда вода и масло были перемешаны между собой, площадь раздела фаз была максимальной. Но когда произошло полное раслоение, то площадь раздела фаз стала наименьшей.

Первому состоянию свойственно напряжение. Между разноимённо заряженными диполями воды действуют силы притяжения, обуславливающие относительно высокую потенциальную энергию системы. Но когда жаждующие друг друга разноимённые диполи соединятся – напряжение спадёт, потенциальная энергия системы уменьшится. Каждый получит то, что он хотел.

Гидрофильность и гидрофобность

Гидрофильность

Вещества, молекулы которых содержат в своём составе полярные группы, называют гидрофильными.

Слово гидрофильность происходит от греческих слов hydor - вода и philia – любовь.

Гидрофильность - характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия вещества с водой, способность хорошо впитывать воду, а также высокая смачиваемость поверхностей водой.

Причины гидрофильности связаны с наличием в молекулах гидрофилов полярных групп. Между этими полярными группами и полярными группами растворителя возникают ориентационные силы, в результате которых происходит взаимодействие.

Такие вещества являются водорастворимыми, а также могут взаимодействовать с другими полярными растворителями.

Гидрофобность

Гидрофобность – свойство обратное гидрофильности.

Слово гидрофобность происходит от греческих слов hydor - вода и phуbos - боязнь, страх.

Гидрофобность - неспособность вещества (материала) смачиваться водой.

Гидрофобность вещества связана с отсутствием в его молекулах полярных групп. По этой причине они не могут связываться ориентационными силами с молекулами воды и будут вытесняться водой на переферию.

Липофильность и липофобность

К гидрофобным относятся все жирные вещества. Испытывая «стремление» избежать контакта с водой эти вещества в то же время имеют склонность контактировать с другими веществами жирной природы. Эта склонность получила название липофильности.

Липофильность (от греч. lípos — жир и philéo — люблю), проявление сродства к жирам, маслам.

И наоборот, вещества, обладающие гидрофильностью, как правило, избегают контактов с веществами жирной природы. Такое качество получило название липофобности.

Гидрофильность и гидрофобность являются частными случаями лиофильности и лиофобности.

Дифильность

Дифильнось - свойство молекул веществ обладающих одновременно гидрофильными и гидрофобными свойствами.

Дифильность, как уже упоминалось выше, связана с наличием в молекуле вещества, как полярных (гидрофильных) групп, так и неполярных (гидрофобных) групп.

К дифильным относятся многие органические вещества, например, жирные кислоты, соли жирных кислот, спирты и пр.

У дифильных молекул с короткой гидрофобной цепью преобладают гидрофильные свойства, поэтому такие молекулы хорошо растворяются в воде.

С удлинением углеводородной цепи усиливаются гидрофобные свойства молекул и понижается их растворимость в воде.

Поверхностно-активные вещества

Дифильные вещества обладают замечательным качеством. Они являются своего рода «мостиками», при помощи которых становится возможным взаимодействие фаз, до этого «игнорировавших» друг друга.

Действие таких веществ проявляется на поверхности соприкасающихся фаз и приводит к ативности сами вещества фаз, которые до этого момента не взаимодействовали. Возможно, что по этой причине такие вещества называются поверхностно-активными веществами (сокращённо ПАВ).

Благодаря своим качествам ПАВы могут использоваться в составах моющих средств или стабилизаторов эмульсий.

Моющие средства

Моющие средства - вещества или смеси веществ, применяемые в водных растворах для очистки (отмывки) поверхности твёрдых тел от загрязнений.

В моющих средствах ПАВы работают следующим образом.

Молекула ПАВ – это дифильная молекула, имеющая в своём составе, как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).

Таким образом, своим гидрофобным хвостом она может взаимодействовать с молекулами загрязнения, а при помощи своей полярной группы связывается с полярной молекулой воды.

Одновременно с этим молекулы ПАВ внедряются в поверхностный слой загрязнения и понижают силы взаимного притяжения между молекулами загрязнения.

Говоря по-другому, молекулы ПАВ положительно адсорбируются в поверхностном слое загрязнения и снижают силы поверхностного натяжения между его молекулами. Это, в свою очередь, облегчает возможность отрыва отдельных кусочков загрязнения от основной его массы. Оторванные части загрязнения уносятся водой.

Самые известные моющие средства – мыла. Мыла представляют собой натриевые и калиевые соли жирных кислот (натриевые – твёрдые, калиевые – жидкие).

Формула мыла СН3(СН2)nCOONa.

Стабилизаторы эмульсий.

Эму́льсия — дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде).

Дисперсная фаза и дисперсионная среда – это две фазы жидкостей, имеющих разную природу, и по этой причине, не растворяющиеся один в другом, отторгающие друг друга.

Если уже знакомые нам воду и масло тщательно перемешать друг с другом при помощи миксера, то они образуют дисперсную систему, в которой маленькие частички воды будут соседствовать с частичками масла.

Но эта дисперсная система просуществует недолго. По уже известным нам причинам произойдёт расслоение фаз. Частички воды и масла будут укрупняться, соединяясь с себе подобными. Через некоторое время произойдёт образование двух монолитных фаз: масло вверху, вода внизу. Так что такую систему нельзя назвать дисперсной.

Чтобы дисперсная система состоялась, в её состав добавляют специальные вещества – стабилизаторы эмульсий или эмульгаторы.

Эмульгаторы представляют собой поверхностно активные вещества.

Представим себе эмульсию типа «масло в воде». В такой эмульсии микроскопические капельки масла будут распределены в объёме воды.

Эмульгатор, присутствующий в эмульсии, состоит из молекул дифильной природы. Своими гидрофобными хвостами молекулы эмульгатора будут взаимодействовать с молекулами масла. В результате этого взаимодействия вытянутые молекулы эмульгатора приобретут чёткую ориентацию: гидрофобные хвосты внутрь, полярные группы наружу.

Такое образование, напоминающее свернувшегося ежа, называется мицеллой.

Наружная поверхность мицеллы будет образована полярными (гидрофильными) группами эмульгатора. А эти группы, как мы знаем, могут взаимодействоать с молекулами воды, притягивая к себе противоположно заряженные части этих молекул.

Эта конструкция позволяет эмульсии избежать расслоения и в течение долгого времени сохраняет её стабильной.

Взаимодействие жидкости и твёрдых поверхностей. Смачивание.

Смачивание

Если опустить стеклянную палочку в ртуть и затем вынуть её, то ртути на ней не окажется. Если же эту палочку опустить в воду, то после вытаскивания на её конце останется капля воды.

Этот опыт показывает, что молекулы ртути притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стекла, а молекулы воды притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам стекла.

Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого вещества, то жидкость называется смачивающей это вещество. Например, вода смачивает чистое стекло и не смачивает парафин.

Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого вещества, то жидкость называется несмачивающей это вещество.

Ртуть не смачивает стекло, однако она смачивает чистые медь и цинк.

Вода в виде капли росы не смачивает лист растения, покрытый растительным воском.

Краевой угол

Если на горизонтально расположенную плоскую пластинку из какого-либо твёрдого вещества капнуть жидкость, то капля расположится либо так, как показано на рис. № 1, либо так, как показано на рис. № 2.

В первом случае жидкость не смачивает, а во втором смачивает. Отмеченный на рисунке угол Ө называется краевым углом.

Краевой угол образуется плоской поверхностью твёрдого тела и плоскостью, касательной к свободной поверхности жидкости, проходящеё через точку А, где граничит твёрдое тело, жидкость и газ. Внутри краевого угла всегда находится жидкость.

Для смачивающих жидкостей краевой угол острый, а для несмачивающих – тупой.

Поскольку краевой угол сохранится при вертикальном положении твёрдой поверхности, то смачивающая жидкость у краёв сосуда, в который она налита, приподнимается, а несмачивающаяся – опускается.

Мерой смачивания обычно служит косинус краевого угла, т.е. cos Ө, который положителен для смачивающих жидкостей и отрицателен для несмачивающих.

При полном смачивании cos Ө = 1. В этом случае жидкость растекается по всей поверхности твёрдого тела. Получить на горизонтальной поверхности каплю при полном смачивании нельзя.

Примером полного смачивания служит смачивание стекла водой.

При полном несмачивании Ө = -1. Маленькая капля жидкости на горизонтальной поверхности твёрдого тела в этом случае должна иметь форму шара.

xn----7sbb4aandjwsmn3a8g6b.xn--p1ai

Жидкости меняются местами

Этот простой опыт можно провести прямо у себя на кухне. Он замечательно демонстрирует поведение так называемых "несмешивающихся жидкостей", заключенных в одном объёме.

 

Описание опыта

В один стакан мы налили обычную подкрашенную воду, в другой - подсолнечное масло. Используя пластиковую карту, мы установили один стакан поверх другого. При этом верхний стакан (с водой), мы перевернули. Таким образом у нас получилась система: снизу - масло, сверху - вода, а между ними - пластиковая карточка, которая "разделила" эти жидкости. Но что будет, если мы уберём пластиковую карточку? Может жидкости останутся на своих местах? А может начнут смешиваться?

Убираем карточку. Жидкости начали меняться местами: вода стала заполнять нижний стакан, а масло устремилось вверх, на место воды! Вот таким эффектным образом жидкости поменялись местами. При этом, наши жидкости не смешались, т.е. осталась видна чёткая граница, разделяющая масло и воду.

 

Почему это происходит?

Здесь замешаны целых 2 фактора. во-первых, плотность жидкостей. Как известно - менее плотные тела стараются подняться вверх относительно более плотных. Пример: менее плотный горячий воздух всегда поднимается вверх, относительно холодного. Менее плотный пенопласт плавает на поверхности более плотной воды и т.д. В нашем случае, масло имеет меньшую, нежели вода, плотность и стремиться занять верхнее положение. Как бы мы не поворачивали нашу систему из 2-х стаканов, масло всегда будет наверху.

Второй фактор - полярность молекул воды и масла. Молекула воды состоит из полярных молекул. Т.е. такая молекула имеет с одной стороны - положительный заряд, с другой - отрицательный. Как известно, противоположные заряды - притягиваются, а значит и молекулы воды отлично притягиваются друг к другу. Молекулы масла - неполярные, они покрыты "оболочкой" лишь отрицательных зарядов, и такая молекула наотрез отказывается притягиваться в полярной молекуле воды. Именно поэтому вода и масло - не смешиваются. 

В жизни, мы достаточно часто сталкиваемся с явлением несмешивающихся жидкостей. Например, кода пытаемся вымыть жирные руки обычной водой без мыла.

virtuallab.by

Масло и вода - Опыты с водой - Опыты по химии

Комментариев: 1

Самое главное, что Вам нужно знать о растительном масле - это то, что масло не смешивается с водой! Теперь, когда Вы знаете, что масло и вода просто не смешиваются, давайте проведем некоторую забаву с ними.

Для проведения опыта понадобится:

 

 

 

Начинаем эксперимент:

  1. Наполните одну колбу до краев растительным маслом.
  2. В другую колбу добавьте несколько каплей пищевого красителя, цвет на Ваше усмотрение.
  3. Заполните колбу с красителем водой.
  4. Поместите игральную карту на поверхность колбы с растительным маслом.
  5. Осторожно переверните колбу вверх тормашками и поставьте ее ровно на колбу с водой.
  6. Медленно, мягко уберите игральную карту. Что произошло? Масло и вода остались в своих колбах!
  7. Теперь повторите процесс, но на этот раз переверните колбу с водой и поставьте ее на колбу с маслом.
  8. Осторожно выньте игральную карту и посмотрите, что произойдёт на этот раз. Подождите некоторое время...  Масло и вода поменяются местами!

 

Как это произошло?

В первую очередь, я потвердел то, что Вы уже знали, масло и вода не смешиваются. Молекулам воды не нравится смешиваться с молекулами масла. Даже  если Вы попытаетесь налить в бутылку половину масла и половину воды, затем встряхнете ее хорошенько, масло распадется на мелкие молекулы, но не смешается с водой. Кроме того, пищевой краситель смешивается только с водой. Он не окрашивает масло.

Когда Вы льете воду в бутылку с маслом, вода опускается на дно, а масло всплывает на поверхность. Это то же самое, когда нефть с судна разливается в океане. Масло плавает на поверхности воды, потому что вода тяжелее масла. Ученые говорят, что вода более плотная, чем масло, и именно поэтому масло не упадет в другую колбу.

www.lmagic.info

если смочить 2 листочка бумаги ( один водой другой растительным маслом) , слипнутся ли они при прикосновении?

нет, плотность разная. Вода будет стараться вытеснить масло на верх

Нет. Вода и миасло не смачивают друг друга.

Они не слипнутся по тому что межмолекулярное взаимодействие молкул воды между собой намного сильней чем взимодествие с молекулами жира. Проще говоря растительное масло не растроряется в воде, по тому что жиры отталкивают воду, потому и не слипнется дла этих листика.

Если одну бумажку намочить ( лист бумаги 1х1 см), мачил 3 минуты, приложить к листу бумаги промасленному (лист 1х1 см) держал в масле 3 минуты, то они слипаются!!! Попробуйте сами!

Не слипнутся, т. к. вода не смачивает жирные поверхности, т. е. молекулы воды притягиваются к молекулам воды сильнее, чем к молекулам масла.

Не слипнутся, т. к. вода не смачивает жирные поверхности, т. е. молекулы воды притягиваются к молекулам воды сильнее, чем к молекулам масла.

Не слипнутся, т. к. вода не смачивает жирные поверхности, т. е. молекулы воды притягиваются к молекулам воды сильнее, чем к молекулам масла.

нет, потому что молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к моекулам масла, поэтому процесс смачивания нет будет наблюдаться

нет, потому что молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к моекулам масла, поэтому процесс смачивания нет будет наблюдаться

В теории - нет, на практике - да! ♥♥♥

В теории - нет, на практике - да!

они не слипнутся, так как малекулы отталкиваются друг от друга

Не слипнутся, т. к. вода не смачивает жирные поверхности, т. е. молекулы воды притягиваются к молекулам воды сильнее, чем к молекулам масла.

они слипаются, ало люди, сами проверьте!

Не слипнутся, т. к. вода не смачивает жирные поверхности, т. е. молекулы воды притягиваются к молекулам воды сильнее, чем к молекулам масла.

они слипнутся, проверьте, а в теории совсем другое, напишите что в теории нет а на практике слипнутся

Не слипнутся, т. к. вода не смачивает жирные поверхности, т. е. молекулы воды притягиваются к молекулам воды сильнее, чем к молекулам масла.

ОНИ СЛИПАЮТСЯ

touch.otvet.mail.ru

Диаметр молекулы подсолнечного масла | Социальная сеть работников образования

                                      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:

  1. Введение

1.1Из истории вопроса

1.2Актуальность темы исследования

1.3Цель и задачи исследования

1.4Гипотеза исследования

1.5Методы и объект исследования

  1. Основная часть

               2.1 Определение диаметра молекулы

  1. Вывод
  2. Список литературы
  1. Введение
  1. 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.

  1. 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.

  1. 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;

  1. Гипотеза исследования:

Гипотеза: Если капля масла перестала растекаться по поверхности, то толщина образовавшегося пятна равна диаметру молекулы.

  1. Методы и объект исследования:

Объект исследования: капля подсолнечного масла

Методы исследования: лабораторный метод.

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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.

nsportal.ru

До кончиков волос: как действуют уходовые масла

Кокос, ши, аргана, макадамия — каких только масел не добавляют производители в свои шампуни, маски и кондиционеры. В чем отличие между ними и почему масляный уход внезапно стал так популярен, разбирается Лейла Алиева

Со времен Клеопатры вокруг масел не было столько шума. Уже несколько лет они используются как универсальное средство: для оживления цвета, восстановления структуры волос, увлажнения и питания кожи. Говоря научным языком, масла восстанавливают и поддерживают гидролипидный баланс.

Средства с добавлением масел не выпускает только ленивый. Многие настолько универсальны, что им найдется применение двадцатью разными способами. Если говорить только о волосах, это и стайлинг, и маска, и кондиционер, и даже защита от термического воздействия. И все благодаря тому, что современные масла далеки от тех, которые использовали наши предки. Ученые смогли разложить их на цепочки, добавили увлажняющие компоненты и белковые соединения — пептиды. Теперь масла — нешуточные соперники даже самым сильным маскам для волос.

Практически на всех баночках в магазине косметики можно найти оil в составе. Несмотря на сложный состав некоторых продуктов, в основе почти всегда лежат базовые масла холодного отжима: аргановое, пальмовое, кунжутное, масло виноградных косточек, ши или оливковое. Дополнительно добавляют эфирные соединения, которые получают путем паровой дистилляции. Правильно подобранная комбинация решает любые проблемы волос и кожи головы.

Как это устроено

Глобально масла (за исключением эфирных) делятся на два вида: одни мы используем до и во время мытья, вторые — только после. В чем их отличие?

Дело в размерах молекул, из которых состоит масло. Чем меньше молекула, тем лучше ее проникающие свойства. Под микроскопом человеческий волос напоминает чешуйчатый ствол дерева, который на 60 % состоит из белка и на 40 % — из воды. Молекула воды легко проникает между чешуйками — в отличие от масла, которому на это нужно до 14 часов. Как настоящим десантникам, молекулам масла приходится преодолевать барьеры, маневрировать и обходить преграды, чтобы попасть внутрь. Кстати, именно для этого масла разогревают: чтобы разбить молекулы и тем самым облегчить им проникновение под чешуйки.

Проникающие масла (то есть те, что используются перед мытьем) немного разогревают на водяной бане, а непроникающие лучше растереть между ладонями. Если вы сушите волосы феном, масло защитит волосы от термического воздействия и глубже проникнет между чешуйками, тем самым склеивая их.

Как различаются масла

Волосы по своей природе гигроскопичны. Во время мытья они сначала забирают воду, а потом отдают ее. В процессе кутикула сначала приподнимается, а затем опускается. Частые колебания приводят к ее повреждению. В мокром состоянии волосы испытывают гидроусталость. И чтобы минимизировать повреждение, лучше использовать проникающие масла, которые помогут сохранить кератиновые чешуйки.

При их использовании есть вероятность, что некоторые молекулы (в соединении с увлажняющими компонентами) останутся в стволе волоса, тем самым помогая ему «забирать» меньше воды. Это идеальный сценарий — но мы-то знаем, что в жизни все по-другому. Пока ни один производитель не может дать гарантии, что все молекулы его продукта проникнут в структуру волоса.

Чем больше в составе масла мононенасыщенных и насыщенных кислот, тем больше его молекула — и степень проникновения. На уровне молекулярной физики это более-менее понятно, но фактически различить степень воздействия масел на волосы очень сложно.

На первом месте по умению проникать в ствол волоса стоят масла оливы, макадамии, авокадо, миндаля, ши. Именно поэтому этими компонентами активно сдабривают составы масок, кондиционеров и шампуней. Благодаря молекулярному составу эти масла легко проходят межклеточное пространство, проникая в стержень волоса. Им проще маневрировать и проходить через слои кутикулы. К насыщенным растительным маслам причисляют и «тропические»: какао, пальмовое и кокосовое.

Проникающие масла в первую очередь предназначены для поврежденных, истонченных, тусклых, ломких или кудрявых волос. И, конечно, окрашенных. Масла создают защитную пленку, которая мешает белку покинуть волос. Как одежда, которая защищает людей от дождя (только в обратную сторону).

Масла, которые вы наносите на готовую прическу, своей молекулярной структурой немного отличаются. Им намного сложнее попасть под чешуйки волоса. Поэтому они... просто их склеивают! Такие масла обволакивают волосы и защищают их. Они не дают влаге испаряться, сохраняют увлажненность волос и придают блеск. Часто эти масла помогают сохранить цвет окрашенных волос и разгладить непослушные пряди.

Татьяна Хроленко, стилист-парикмахер

 «Полезные вещества могут проникнуть внутрь, только когда чешуйки волоса раскрыты, то есть до или во время мытья. Наносите масло на сухие волосы, чтобы они лучше лежали. На длинные — две-три капли, на средние и короткие — одну-две. Начинайте с кончиков (они всегда сильнее повреждены) и двигайтесь к корням. Косметологи рекомендуют наносить на волосы такое же количество масла и перед выходом на пляж или походом в бассейн — получившаяся пленка убережет от вредного воздействия соленой воды и хлорки».

 

Масло жожоба и марулы, аргановое и конопляное ученые относят к содержащим полиненасыщенные жирные кислоты. Их молекулы практически не могут маневрировать в межклеточном пространстве и в принципе не проникают вглубь волоса.

Помимо растительных, в состав средств могут входить минеральные масла. Если в списке компонентов есть parafin oil, petrolatum liquid или white mineral oil, это говорит, что средство содержит нефтепродукты. Ничего страшного здесь нет. Тот же самый вазелин — один из представителей минеральных масел. Такие продукты не впитываются в кожу, воздействуя только на наружные слои. Они скрепляют чешуйки волос и придают им блеск. А еще пленка минерального масла помогает нормализовать баланс водной среды.

Татьяна Старостина, эксперт-трихолог Eliokap Top Level

«Каждый витамин или микроэлемент оказывает свое воздействие на волосы и кожу головы: рост, питание, защита от выпадения, борьба со свободными радикалами, защита и стимуляция выработки меланина, увлажнение, борьба с перхотью и т. д. Важно, в каком виде используется то или иное масло. Это могут быть масла в, так сказать, натуральном виде, гидролизованные или эфирные. 

Натуральные масла в составе продуктов по уходу за волосами обеспечивают насыщение волосяных фолликулов витаминами и микроэлементами. Наиболее важны витамины А, С, Е, F и группы B, а также цинк, железо, магний, калий и кальций.

В чистом виде они используются только вместо масок для волос. При этом нужно учитывать, что натуральные масла уплотняют волосы, их нежелательно использовать людям с тонкими волосами. Несмываемые средства, позиционируемые как "масла для волос", в 95 случаях из 100 содержат не более 4—6  % масел. Остальное — различные силиконы и прочие добавки. Такие "масла" порой бывают откровенно вредными. Другие составы содержат гидролизованные молекулы масел — это можно понять только по этикетке».

www.buro247.ru

Молекула - масло - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Молекула - масло

Cтраница 1

Молекула масла относительно длинна и имеет открытую структуру, а молекула эфира канифоли компактна и имеет относительно плотную структуру. Зависимость между физическими свойствами соединений и структурой их молекул следует тщательно изучать, так как она имеет исключительное значение при разработке новых материалов и для оценки новых смол, которые появляются а рынке.  [1]

Молекулы масла имеют вытянутую форму и, взаимодействуя с твердой поверхностью, ориентируются перпендикулярно к ней. Последующие слои молекул теряют такую ориентацию в тем большей степени, чем толще граничная пленка. Способность масла создавать на твердой поверхности толстые и прочные граничные пленки называется его маслянистостью.  [2]

Молекула масла относительно длинна и имеет открытую структуру, а молекула эфира канифоли компактна и имеет относительно плотную структуру. Зависимость между физическими свойствами соединений и структурой их молекул следует тщательно изучать, так как она имеет исключительное значение при разработке новых материалов и для оценки новых смол, которые появляются а рынке.  [3]

Каждая молекула масла, покидающая рабочую полость насоса, должна несколько раз удариться о холодные поверхности ловушки, прежде чем она попадает в откачиваемый объем.  [5]

Если молекулы масла, образующие граничный слой, прочно держатся на трущейся поверхности и способны противостоять высоким нагрузкам и высокой температуре, то сухого трения может и не быть.  [6]

Ассоциация молекул масла еще не означает, что они образуют дисперсные системы. Ассоциаты равномерно распределяются в жидкости, и, главное, между ними и свободными молекулами нет поверхности раздела. И все же в той системе возникает так называемая надмолекулярная структура.  [7]

Чем прочнее молекулы масла держатся на металлической поверхности, тем лучше они предохраняют трущиеся детали от су - к 0го трения.  [8]

Некомпенсированная энергия молекул масла, находящихся на границе раздела с воздухом и металлом, суммируется в поверхностную энергию.  [10]

Первые слои молекул масла, прочно прилипшие к поверхности вала, при вращении вала в подшипнике увлекают за собой близлежащие молекулы масла.  [11]

Определите размер молекулы масла по масляному пятну на поверхности воды, предполагая, что молекулы располагаются в один слой.  [12]

Наличие в молекуле масла ( например, льняного, конопляного, орехового) значительных количеств кислот, содержащих три и больше двойных связей ( линоленовая), обеспечивает быструю высыхаемость.  [13]

Образующиеся между молекулами масла кислородные мостики связывают молекулы, имеющие линейную форму, в пространственную макромолекулу, создавая тем самым термостабильную пленку.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru