Ученые рассказали, как можно смешать воду и масло
Ученые определили механизм, благодаря которому масло и вода смешиваются между собой. Это исследование можно расширить и на другие связи химических соединений.
Ученые отметили, что вода может смешиваться с маслом только в исключительных случаях - например, когда она диспергируется в жидкости в виде маленьких капелек. Это странное поведение веществ не изучалось, и у исследователей не было объяснения этому процессу. Теперь группа из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) изучила этот вопрос с помощью новой оптической технологии и обнаружила механизм, благодаря которому они могут смешиваться.
«Молекулы воды имеют настолько сильные взаимодействия друг с другом, что они не любят включать в себя молекулы, которые в них не участвуют», - отметил профессор Сильви Роке, ведущий автор исследования.
К примеру, масло и вода отделяются друг от друга при простом смешивании. Однако при достаточном притоке энергии в виде ультразвука капли масла размером менее микрона смешиваются с водой. Причем при помещении в электрическое поле капли движутся по направлению к положительному электроду. Таким образом, смешивание нейтрального масла и воды приводит к образованию отрицательно заряженных капель масла.
Исследователи определили, что ответ на эту загадку оказался в границе между каплями масла и воды. Молекулы воды предпочитают отдавать и принимать электрические заряды от своих соседей посредством водородной связи. Однако, когда они приближаются к молекулам масла на поверхности капли, они уже не могут найти достаточно соседей воды для связи. Вместо этого молекулы воды отдают несбалансированные электрические заряды молекулам масла на поверхности капли. Это исследование показало, что взаимодействие воды и масла происходит через так называемую неправильную водородную связь.
Чтобы разгадать этот механизм, команда использовала сверхбыструю оптическую технику. На молекулярном уровне граница раздела между каплями масла и воды имеет большое сходство с границами, участвующими в сворачивании белков или формировании биологических мембран.
Источник