El agua y el aceite no interactúan debido a las diferencias de polaridad. El agua es una molécula polar, mientras que el aceite no lo es. La polaridad del agua le confiere una alta tensión superficial. La diferencia de polaridad también hace que el aceite sea insoluble en agua. Los jabones pueden aprovechar estas diferencias para separar los dos tipos de moléculas, facilitando así el proceso de limpieza.
Polaridad
Una molécula polar tiene su potencial electrostático distribuido de manera desigual a lo largo de la molécula. La diferencia resultante en el potencial eléctrico se llama momento dipolar. Una molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. El átomo de oxígeno ejerce una fuerte fuerza de atracción sobre los electrones de la molécula. La molécula de agua tiene una forma doblada, donde la carga negativa se concentra alrededor del átomo de oxígeno y una carga neta positiva se concentra alrededor de los átomos de hidrógeno. Esto le da al agua un momento dipolar neto. Las moléculas de aceite, por otro lado, no son polares. No hay carga neta en ninguna ubicación de la molécula de aceite.
Tensión superficial
La polaridad del agua le da la capacidad de formar enlaces de hidrógeno con otras moléculas. En un enlace de hidrógeno, el dipolo de oxígeno negativo atrae al dipolo de hidrógeno positivo de otra molécula de agua. Los enlaces resultantes se denominan enlaces de hidrógeno y contribuyen a la alta tensión superficial del agua. Para cambiar la tensión superficial, puede calentar el agua. Esta tensión superficial más baja permite que el agua ingrese a espacios más pequeños que si tuviera una tensión superficial más alta.
Solubilidad
La polaridad relativa de dos moléculas se relaciona directamente con su solubilidad. En general, las soluciones involucran moléculas de polaridad similar. Por tanto, el aceite es insoluble en agua. De hecho, se dice que el aceite es hidrófobo o que "odia el agua". Las cargas netas de una molécula de agua no atraen las moléculas de aceite neutras y viceversa. Por lo tanto, el aceite y el agua no se mezclan. Si combina los dos, notará que crean capas separadas en una taza.
Jabones
Los jabones aprovechan las diferencias moleculares entre el agua y el aceite. Parte de una molécula de jabón es apolar y, por lo tanto, puede mezclarse con aceite. Otra parte de una molécula de jabón es polar y, por lo tanto, puede interactuar con las moléculas de agua. Esta interacción ayuda a debilitar la tensión superficial y los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. Además, los extremos no polares de las moléculas de jabón serán atraídos por las moléculas de grasa y aceite no polares. Esto crea una estructura esférica llamada micela, donde las moléculas de aceite o grasa están en el centro y el agua se mantiene afuera.