ความเข้ากันไม่ได้ของน้ำกับน้ำมันน่าจะเป็นเรื่องที่เราทุกคนทราบกันดีอยู่แล้ว เพราะเมื่อใดก็ตามที่เราผสมน้ำกับน้ำมันเข้าด้วยกัน พวกมันจะแยกชั้นกันเกือบจะทันที โดยที่น้ำมันจะลอยอยู่เหนือผิวน้ำเสมอ ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น เรามาหาคำตอบกัน

การที่น้ำมันลอยอยู่เหนือผิวน้ำ เนื่องมาจากความหนาแน่นของน้ำมีค่าเป็น 1 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร (g/cm³) ส่วนความหนาแน่นของน้ำมันพืชมีค่าประมาณ 0.9 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร (g/cm³) ซึ่งแตกต่างกัน และเมื่อน้ำมันมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ จึงทำให้พวกมันลอยอยู่เหนือผิวน้ำ แต่ความหนาแน่นที่แตกต่างกันนี้ไม่ได้เป็นสาเหตุของการที่พวกมันเข้ากันไม่ได้แต่อย่างใด

สาเหตุที่แท้จริงที่น้ำกับน้ำมันเข้ากันไม่ได้ มาจากการจัดเรียงอะตอมในโมเลกุลของน้ำและน้ำมันที่แตกต่างกัน ซึ่งต้องกล่าวไปถึงกฎทางเคมีที่เรียกว่า Like dissolves like หมายถึง การที่ตัวถูกละลายมีขั้วจะละลายในตัวทำละลายที่มีขั้ว ส่วนตัวถูกละลายที่ไม่มีขั้วก็จะละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว ทำให้เราเห็นว่ามันเข้าเป็นเนื้อเดียวกันได้ดี โดยคำว่า "ขั้ว" ในที่นี้ หมายถึง ขั้วไฟฟ้า ดังนั้น เมื่อให้น้ำเป็นตัวทำละลายที่มีขั้ว ขณะที่น้ำมันเป็นตัวถูกละลายที่ไม่มีขั้ว พวกมันจึงไม่สามารถละลายเข้ากันได้ตามกฎของ Like dissolves like นั่นเอง

ดังที่กล่าวไปแล้วว่า การที่น้ำเป็นสารมีขั้วเนื่องมาจากการจัดเรียงอะตอมในโมเลกุลของน้ำ โดยมีการจัดเรียงอะตอมในลักษณะที่ทำให้ด้านใดด้านหนึ่งมีประจุบวกมากกว่าประจุลบ และด้านที่เหลือมีประจุลบมากกว่าประจุบวก ในกรณีของน้ำ อะตอมของไฮโดรเจนซึ่งมีประจุบวกจับกลุ่มที่ด้านหนึ่งของโมเลกุล ทำให้ด้านนั้นมีประจุเป็นบวกมากกว่า ขณะที่อีกด้านหนึ่งเป็นอะตอมของออกซิเจนซึ่งมีประจุเป็นลบมากกว่า ทำให้โมเลกุลมีรูปร่างโค้งงอ ทั้งนี้เนื่องมาจากค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (EN) ของอะตอมของธาตุในโมเลกุลแต่ละตัวแตกต่างกันมาก

ตัวอย่างสารมีขั้ว ได้แก่
- น้ำ (H₂O)
- แอมโมเนีย (NH₃)
- ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂)
- ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S)

ส่วนน้ำมันซึ่งเป็นสารไม่มีขั้ว จะมีการจัดเรียงอะตอมในโมเลกุลโดยอิเล็กตรอนกระจายไปทั่วโมเลกุลอย่างเท่า ๆ กัน เนื่องมาจากค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (EN) ของอะตอมของธาตุในโมเลกุลแต่ละตัวมีค่าใกล้เคียงกัน เช่น คาร์บอนกับไฮโดรเจน จึงทำให้ไม่มีการจับกลุ่มของประจุบวกหรือลบอยู่เพียงด้านใดด้านหนึ่งของโมเลกุลนั่นเอง

ตัวอย่างสารไม่มีขั้ว ได้แก่
- คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂)
- เบนซิน (C₆H₆)
- มีเทน (CH₄)
- เอทิลีน (C₂H₄)

แม้ว่าการผสมน้ำกับน้ำมันเข้าด้วยกันจะเป็นไปได้ยาก แต่ก็ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้เลย เพราะในทางเคมีเราสามารถเติมสารที่เรียกว่า อิมัลซิฟายเออร์ (emulsifier) ซึ่งเป็นสารที่ช่วยประสานให้อนุภาคของของเหลวสองชนิดที่ไม่สามารถรวมกันให้เข้ากันได้ ตัวอย่างสารที่เป็นอิมัลซิฟายเออร์ เช่น น้ำสบู่ ผงซักฟอก น้ำดี

บทความที่เกี่ยวข้อง

- ตอบปัญหากวนใจ ทำไมน้ำมันถึงเหม็นหืน

- รวมปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน (ตอนที่ 2)
- ก้อนไขมันยักษ์ ปัญหาจากความมักง่ายที่กลับมาทำร้ายเรา