Hvis to af dine venner blander sig som olie og vand, og du inviterer dem begge til en fest, kan tingene blive akavet. Olie og vand er ublandbare, hvilket betyder, at de ikke blander sig. Hvis dine venner bliver i samme rum, ender de sandsynligvis på modsatte sider og stirrer på hinanden. Dette er i det væsentlige hvad der sker, når du tilføjer olie til en beholder med vand: Olie- og vandmolekylerne forbliver adskilt, og fordi olie er mindre tæt, oliemolekylerne graverer til toppen af beholderen og efterlader den nederste del af beholderen til vandet molekyler.
Tilsæt sæbe til en blanding af olie og vand, og tingene er anderledes. Sæbe fungerer som en tredje person, der er på god fod med begge dine venner og kan få dem til at føle sig godt nok til at blive i samme rum. Sæbe får ikke olie til at opløses i vand, men det hjælper med at bryde oliemolekylerne i mindre, der kan spredes i vand.
Hvordan sæbe formidler mellem olie og vand
Når to hydrogenatomer kombineres med et iltatom for at danne et vandmolekyle, vandrer hydrogenerne til den ene side af iltet, hvilket skaber en ladningsforskel mellem de to sider. Vandmolekyler tiltrækker elektrostatisk hinanden for at danne en hydrogenbinding, som ikke er så stærk som den kovalente binding, der holder molekylerne sammen, men stadig er ret stærk. Vand blandes kun med andre polære molekyler eller ladede ioner med en elektrisk tiltrækning, der er tilstrækkelig til at bryde eller i det mindste ændre denne hydrogenbinding.
Oliemolekyler er meget større end vandmolekyler, og vigtigere, de har ikke en polar ladning. Når du hælder olie i vand, kan oliemolekylerne ikke lokke vandmolekylerne væk fra deres hydrogenbinding, altså oliemolekylerne klumper sig sammen og danner store kloder, der migrerer til overfladen, hvor de danner en separat lag.
Sæbemolekylstrukturen er en lang streng af carbonhydrider med den ene uopladede ende og den anden ende ionisk eller ladet. Sæbemolekylet er hydrofil og hydrofob, hvilket betyder, at det både er tiltrukket af og frastødt af vand. Fordi den uopladede ende blandes med olie, og den ladede ende blandes med vand, kan sæbemolekyler bryde oliemolekylerne i mindre og lad vandmolekylerne, der er knyttet til dem, omgive de mindre oliefragmenter, hvilket skaber en emulsion.
Olie-, vand- og sæbeeksperiment
Du kan se denne dynamik i aktion ved at hælde vegetabilsk olie i et glas vand. Bemærk, hvordan olien danner perler, der migrerer til overfladen. Du kan bryde disse perler fra hinanden ved at ryste glasset, men så snart rysten stopper, reformeres perlerne, og olien stiger igen.
Tilsæt nu et par sprøjter opvaskemiddel og ryst igen. Denne gang bliver blandingen overskyet. Uklarheden opstår, fordi sæben bryder oliemolekylerne i mindre fragmenter og spreder dem gennem hele opløsningen. Olien opløste ikke på samme måde som salt opløses i vand; molekylerne er bare for små og spredt for langt fra hinanden til at danne sig i klumper, men de vil omgruppere sig, hvis du lader beholderen stå natten over.
Sæbe renser fedtede retter
En nyttig olie- og vandeksperimentkonklusion er, at forsøge at rense fedtede og fedtede retter med vand alene er nødt til at mislykkes, fordi olien ikke vil blande sig og forblive på opvasken, uanset hvor meget vand du har brug. Varmt vand hjælper, men kun lidt. Du har brug for sæbe for at udføre jobbet rigtigt, fordi sæbe bryder oliemolekylerne fra hinanden og tillader vandmolekylerne at omgive dem, så de vasker væk.