L'eau et l'huile n'interagissent pas en raison des différences de polarité. L'eau est une molécule polaire, alors que le pétrole ne l'est pas. La polarité de l'eau lui confère une tension superficielle élevée. La différence de polarité rend également l'huile insoluble dans l'eau. Les savons peuvent profiter de ces différences pour séparer les deux types de molécules, facilitant ainsi le processus de nettoyage.
Polarité
Une molécule polaire a son potentiel électrostatique réparti de manière inégale dans toute la molécule. La différence de potentiel électrique qui en résulte est appelée moment dipolaire. Une molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène liés à un atome d'oxygène. L'atome d'oxygène exerce une forte force d'attraction sur les électrons de la molécule. La molécule d'eau a une forme courbée, où la charge négative est concentrée autour de l'atome d'oxygène et une charge positive nette est concentrée autour des atomes d'hydrogène. Cela donne à l'eau un moment dipolaire net. Les molécules d'huile, en revanche, ne sont pas polaires. Il n'y a aucune charge nette à aucun endroit de la molécule d'huile.
Tension superficielle
La polarité de l'eau lui donne la capacité de former des liaisons hydrogène avec d'autres molécules. Dans une liaison hydrogène, le dipôle négatif d'oxygène attire le dipôle positif d'hydrogène d'une autre molécule d'eau. Les liaisons résultantes sont appelées liaisons hydrogène et contribuent à la tension superficielle élevée de l'eau. Afin de modifier la tension superficielle, vous pouvez chauffer l'eau. Cette tension superficielle plus faible permet à l'eau de pénétrer dans des espaces plus petits que si elle avait une tension superficielle plus élevée.
Solubilité
La polarité relative de deux molécules est directement liée à leur solubilité. En général, les solutions impliquent des molécules de polarité similaire. Par conséquent, l'huile est insoluble dans l'eau. En fait, on dit que le pétrole est hydrophobe, ou « déteste l'eau ». Les charges nettes d'une molécule d'eau n'attirent pas les molécules d'huile neutres, et vice versa. Par conséquent, l'huile et l'eau ne se mélangent pas. Si vous combinez les deux, vous remarquerez qu'ils créent des couches séparées dans une tasse.
Savons
Les savons tirent parti des différences moléculaires entre l'eau et l'huile. Une partie d'une molécule de savon n'est pas polaire et peut donc se mélanger à l'huile. Une autre partie d'une molécule de savon est polaire et peut donc interagir avec les molécules d'eau. Cette interaction contribue à affaiblir la tension superficielle et la liaison hydrogène entre les molécules d'eau. De plus, les extrémités non polaires des molécules de savon seront attirées par les molécules non polaires d'huile et de graisse. Cela crée une structure sphérique appelée micelle, où les molécules d'huile ou de graisse sont au centre, et l'eau est maintenue à l'extérieur.