النشاط الجزيئي للماء مقابل. بترول

لا يتفاعل الماء والزيت بسبب الاختلافات في القطبية. الماء جزيء قطبي ، في حين أن الزيت ليس كذلك. تعطي قطبية الماء توترًا سطحيًا عاليًا. كما أن الاختلاف في القطبية يجعل الزيت غير قابل للذوبان في الماء. يمكن للصابون الاستفادة من هذه الاختلافات من أجل فصل نوعي الجزيئات ، وبالتالي تسهيل عملية التنظيف.

الجزيء القطبي له إمكاناته الكهروستاتيكية موزعة بشكل غير متساو في جميع أنحاء الجزيء. يسمى الاختلاف الناتج في الجهد الكهربائي بالعزم ثنائي القطب. يتكون جزيء الماء من ذرتين من الهيدروجين مرتبطة بذرة أكسجين. تمارس ذرة الأكسجين قوة جذب قوية على الإلكترونات في الجزيء. جزيء الماء له شكل منحني ، حيث تتركز الشحنة السالبة حول ذرة الأكسجين وتتركز الشحنة الموجبة الصافية حول ذرات الهيدروجين. هذا يعطي الماء عزم صافي ثنائي القطب. من ناحية أخرى ، فإن جزيئات الزيت ليست قطبية. لا توجد شحنة صافية في أي مكان من جزيء الزيت.

تمنحه قطبية الماء القدرة على تكوين روابط هيدروجينية مع جزيئات أخرى. في رابطة الهيدروجين ، يجذب ثنائي القطب السالب الأكسجين ثنائي القطب الموجب للهيدروجين من جزيء ماء آخر. تسمى الروابط الناتجة روابط هيدروجينية ، وهي تساهم في ارتفاع التوتر السطحي للماء. من أجل تغيير التوتر السطحي ، يمكنك تسخين الماء. يسمح هذا التوتر السطحي المنخفض للماء بالوصول إلى مساحات أصغر مما لو كان لديه توتر سطحي أعلى.

ترتبط القطبية النسبية لجزيئين مباشرة بقابليتهما للذوبان. بشكل عام ، تتضمن الحلول جزيئات ذات قطبية متشابهة. لذلك ، الزيت غير قابل للذوبان في الماء. في الواقع ، يُقال أن النفط كاره للماء أو "كاره للماء". لا تجذب الشحنات الصافية لجزيء الماء جزيئات الزيت المحايدة ، والعكس صحيح. وبالتالي ، الزيت والماء لا يختلطان. إذا قمت بدمج الاثنين ، ستلاحظ أنهما يخلقان طبقات منفصلة في الكوب.

يستفيد الصابون من الاختلافات الجزيئية بين الماء والزيت. جزء من جزيء الصابون غير قطبي ، وبالتالي يمكن أن يختلط بالزيت. جزء آخر من جزيء الصابون هو قطبي ، وبالتالي يمكن أن يتفاعل مع جزيئات الماء. يساعد هذا التفاعل على إضعاف التوتر السطحي والروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء. بالإضافة إلى ذلك ، سوف تنجذب الأطراف غير القطبية لجزيئات الصابون إلى جزيئات الزيت والشحوم غير القطبية. هذا يخلق بنية كروية تسمى micelle ، حيث توجد جزيئات الزيت أو الشحوم في المركز ، ويتم الاحتفاظ بالماء في الخارج.