Molekylær aktivitet af vand vs. Olie

Vand og olie interagerer ikke på grund af forskelle i polaritet. Vand er et polært molekyle, mens olie ikke er det. Vandets polaritet giver det en høj overfladespænding. Forskellen i polaritet gør også olie uopløselig i vand. Sæber kan drage fordel af disse forskelle for at adskille de to slags molekyler og derved lette rengøringsprocessen.

Et polært molekyle har sit elektrostatiske potentiale fordelt ujævnt i hele molekylet. Den resulterende forskel i elektrisk potentiale kaldes et dipolmoment. Et vandmolekyle består af to hydrogenatomer bundet til et iltatom. Iltatomet udøver en stærk tiltrækningskraft på elektronerne i molekylet. Vandmolekylet har en bøjet form, hvor den negative ladning er koncentreret omkring iltatomet, og en netto positiv ladning er koncentreret omkring brintatomerne. Dette giver vand et netto dipolmoment. Oliemolekyler er derimod ikke polære. Der er ingen nettoladning nogen steder i oliemolekylet.

Vandets polaritet giver det muligheden for at danne hydrogenbindinger med andre molekyler. I en hydrogenbinding tiltrækker den negative iltdipol den positive brintdipol fra et andet vandmolekyle. De resulterende bindinger kaldes hydrogenbindinger, og de bidrager til vandets høje overfladespænding. For at ændre overfladespændingen kan du opvarme vandet. Denne lavere overfladespænding gør det muligt for vand at komme ind i mindre rum, end hvis det havde en højere overfladespænding.

Den relative polaritet af to molekyler vedrører direkte deres opløselighed. Generelt involverer opløsninger molekyler med lignende polaritet. Derfor er olie uopløselig i vand. Faktisk siges det, at olie er hydrofob eller "vandhatende". Nettoladningerne fra et vandmolekyle tiltrækker ikke de neutrale oliemolekyler og omvendt. Derfor blandes ikke olie og vand. Hvis du kombinerer de to, vil du bemærke, at de opretter separate lag i en kop.

Sæber udnytter de molekylære forskelle mellem vand og olie. En del af et sæbemolekyle er ikke-polært og kan derfor blandes med olie. En anden del af et sæbemolekyle er polært og kan derfor interagere med vandmolekyler. Denne interaktion hjælper med at svække overfladespændingen og brintbinding mellem vandmolekyler. Derudover vil de ikke-polære ender af sæbemolekylerne blive tiltrukket af de ikke-polære olie- og fedtmolekyler. Dette skaber en sfærisk struktur kaldet en micelle, hvor olie- eller fedtmolekylerne er i centrum, og vandet holdes udenfor.