Molekulare Aktivität von Wasser vs. Öl

Wasser und Öl interagieren aufgrund von Polaritätsunterschieden nicht. Wasser ist ein polares Molekül, Öl jedoch nicht. Die Polarität des Wassers verleiht ihm eine hohe Oberflächenspannung. Der Unterschied in der Polarität macht Öl auch in Wasser unlöslich. Seifen können diese Unterschiede nutzen, um die beiden Arten von Molekülen zu trennen und so den Reinigungsprozess zu erleichtern.

Ein polares Molekül hat sein elektrostatisches Potential ungleichmäßig über das Molekül verteilt. Die resultierende elektrische Potentialdifferenz wird als Dipolmoment bezeichnet. Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen, die an ein Sauerstoffatom gebunden sind. Das Sauerstoffatom übt eine starke Anziehungskraft auf die Elektronen im Molekül aus. Das Wassermolekül hat eine gebogene Form, bei der sich die negative Ladung um das Sauerstoffatom konzentriert und eine positive Nettoladung um die Wasserstoffatome herum konzentriert ist. Dadurch erhält Wasser ein Nettodipolmoment. Ölmoleküle hingegen sind nicht polar. An keiner Stelle des Ölmoleküls gibt es eine Nettoladung.

Die Polarität von Wasser verleiht ihm die Fähigkeit, mit anderen Molekülen Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden. Bei einer Wasserstoffbrücke zieht der negative Sauerstoffdipol den positiven Wasserstoffdipol von einem anderen Wassermolekül an. Die resultierenden Bindungen werden Wasserstoffbrücken genannt und tragen zur hohen Oberflächenspannung von Wasser bei. Um die Oberflächenspannung zu verändern, können Sie das Wasser erhitzen. Durch diese niedrigere Oberflächenspannung kann Wasser in kleinere Räume gelangen, als wenn es eine höhere Oberflächenspannung hätte.

Die relative Polarität zweier Moleküle hängt direkt mit ihrer Löslichkeit zusammen. Im Allgemeinen beinhalten Lösungen Moleküle ähnlicher Polarität. Daher ist Öl in Wasser unlöslich. Tatsächlich wird Öl als hydrophob oder "wasserhassend" bezeichnet. Die Nettoladungen eines Wassermoleküls ziehen die neutralen Ölmoleküle nicht an und umgekehrt. Öl und Wasser vermischen sich daher nicht. Wenn Sie die beiden kombinieren, werden Sie feststellen, dass sie in einer Tasse separate Schichten bilden.

Seifen nutzen die molekularen Unterschiede zwischen Wasser und Öl. Ein Teil eines Seifenmoleküls ist unpolar und kann sich daher mit Öl vermischen. Ein anderer Teil eines Seifenmoleküls ist polar und kann daher mit Wassermolekülen interagieren. Diese Wechselwirkung trägt dazu bei, die Oberflächenspannung und die Wasserstoffbrückenbindung zwischen Wassermolekülen zu schwächen. Außerdem werden die unpolaren Enden der Seifenmoleküle von den unpolaren Öl- und Fettmolekülen angezogen. Dadurch entsteht eine kugelförmige Struktur namens Mizelle, in der sich die Öl- oder Fettmoleküle im Zentrum befinden und das Wasser draußen gehalten wird.