Pokud se dva vaši přátelé smíchají jako olej a voda a pozvete je oba na večírek, může to být nepříjemné. Ropa a voda jsou nemísitelný, což znamená, že se nemíchají. Pokud vaši přátelé musí zůstat ve stejné místnosti, pravděpodobně skončí na opačných stranách a budou na sebe zírat. To je v podstatě to, co se stane, když přidáte olej do nádoby s vodou: Olej a molekuly vody zůstávají od sebe, a protože olej je méně hustý, molekuly oleje tíhnou k horní části nádoby a spodní část nádoby nechávají na vodě molekuly.
Přidejte mýdlo do směsi oleje a vody a věci se liší. Mýdlo funguje jako třetí osoba, která je v dobrém vztahu s oběma vašimi přáteli a díky nim se mohou cítit dostatečně pohodlně, aby zůstali ve stejné místnosti. Mýdlo nerozpouští olej ve vodě, ale pomáhá rozdělit molekuly oleje na menší, které se mohou ve vodě rozptýlit.
Jak mýdlo zprostředkovává mezi olejem a vodou
Když se dva atomy vodíku spojí s atomem kyslíku a vytvoří molekulu vody, vodíky migrují na jednu stranu kyslíku a vytvoří rozdíl náboje mezi oběma stranami. Molekuly vody se elektrostaticky přitahují k vytvoření vodíkové vazby, která není tak silná jako kovalentní vazba, která drží molekuly pohromadě, ale stále je docela silná. Voda se mísí pouze s jinými polárními molekulami nebo nabitými ionty s elektrickou přitažlivostí dostatečnou k rozbití nebo alespoň úpravě této vodíkové vazby.
Molekuly oleje jsou mnohem větší než molekuly vody, a co je důležitější, nemají polární náboj. Když nalijete olej do vody, molekuly oleje nemohou přemisťovat molekuly vody pryč z jejich vodíkové vazby, takže molekuly oleje se shlukují a vytvářejí velké globusy, které migrují na povrch, kde tvoří samostatný vrstva.
Struktura molekuly mýdla je dlouhý řetězec uhlovodíků s jedním nenabitým koncem a druhým koncem iontovým nebo nabitým. Molekula mýdla je hydrofilní a hydrofobní, což znamená, že je vodou přitahována i odpuzována. Protože se nenabitý konec mísí s olejem a nabitý konec se mísí s vodou, mohou molekuly mýdla molekuly oleje rozbít na menší a umožnit molekulám vody, které jsou k nim připojeny, obklopit menší olejové fragmenty a vytvořit tak emulze.
Experiment s olejem, vodou a mýdlem
Tuto dynamiku můžete vidět v akci nalitím rostlinného oleje do sklenice vody. Všimněte si, jak olej tvoří kuličky, které migrují na povrch. Tyto korálky můžete rozbít třepáním sklenice, ale jakmile se třepání zastaví, korálky se reformují a olej opět stoupne.
Nyní přidejte několik stříkání mýdla a znovu protřepejte. Tentokrát bude směs zakalená. Zákal nastává, protože mýdlo rozbíjí molekuly oleje na menší fragmenty a disperguje je po celém roztoku. Olej se nerozpouštěl stejným způsobem jako sol ve vodě; molekuly jsou příliš malé a rozptýlené příliš daleko od sebe, aby se vytvořily do shluků, ale přeskupí se, pokud necháte nádobu přes noc stát.
Mýdlo čistí mastné nádobí
Užitečným závěrem experimentu s olejem a vodou je pokus o čištění mastných a mastných pokrmů vodou sám je povinen selhat, protože olej se nebude mísit a zůstane na nádobí, bez ohledu na to, kolik vody máte použití. Horká voda pomáhá, ale jen málo. Pro správnou práci potřebujete mýdlo, protože mýdlo rozbíjí molekuly oleje od sebe a umožňuje molekulám vody je obklopit, takže se vymyjí.