Si deux de vos amis se mélangent comme de l'huile et de l'eau et que vous les invitez tous les deux à une fête, les choses pourraient devenir gênantes. L'huile et l'eau sont immiscible, ce qui signifie qu'ils ne se mélangent pas. Si vos amis doivent rester dans la même pièce, ils se retrouveront probablement sur des côtés opposés, en se fixant les uns les autres. C'est essentiellement ce qui se passe lorsque vous ajoutez de l'huile dans un récipient d'eau: les molécules d'huile et d'eau restent séparées, et parce que l'huile est moins dense, les molécules d'huile gravitent vers le haut du récipient et laissent la partie inférieure du récipient à l'eau molécules.
Cependant, ajoutez du savon à un mélange d'huile et d'eau et les choses sont différentes. Le savon agit comme une troisième personne qui est en bons termes avec vos deux amis et peut les mettre suffisamment à l'aise pour rester dans la même pièce. Le savon ne fait pas dissoudre l'huile dans l'eau, mais il aide à briser les molécules d'huile en plus petites qui peuvent se disperser dans l'eau.
Comment le savon intervient entre l'huile et l'eau
Lorsque deux atomes d'hydrogène se combinent avec un atome d'oxygène pour former une molécule d'eau, les hydrogènes migrent d'un côté de l'oxygène, créant une différence de charge entre les deux côtés. Les molécules d'eau s'attirent électrostatiquement pour former une liaison hydrogène, qui n'est pas aussi forte que la liaison covalente qui maintient les molécules ensemble, mais qui reste assez forte. L'eau ne se mélangera qu'avec d'autres molécules polaires ou des ions chargés avec une attraction électrique suffisante pour rompre, ou au moins modifier, cette liaison hydrogène.
Les molécules d'huile sont beaucoup plus grosses que les molécules d'eau et, plus important encore, elles n'ont pas de charge polaire. Lorsque vous versez de l'huile dans de l'eau, les molécules d'huile ne peuvent pas éloigner les molécules d'eau de leur liaison hydrogène, donc les molécules d'huile s'agglutinent et forment de grosses boules qui migrent vers la surface, où elles forment une couche.
La structure de la molécule de savon est une longue chaîne d'hydrocarbures avec une extrémité non chargée et l'autre ionique, ou chargée. La molécule de savon est hydrophile et hydrophobe, ce qui signifie qu'il est à la fois attiré et repoussé par l'eau. Parce que l'extrémité non chargée se mélange à l'huile et que l'extrémité chargée se mélange à l'eau, les molécules de savon peuvent briser les molécules d'huile en plus petits et permettre aux molécules d'eau qui s'y rattachent d'entourer les plus petits fragments d'huile, créant un émulsion.
Expérience sur l'huile, l'eau et le savon
Vous pouvez voir cette dynamique en action en versant de l'huile végétale dans un verre d'eau. Notez comment l'huile forme des billes qui migrent vers la surface. Vous pouvez séparer ces billes en secouant le verre, mais dès que l'agitation s'arrête, les billes se reforment et l'huile remonte.
Ajoutez maintenant quelques jets de savon à vaisselle et secouez à nouveau. Cette fois, le mélange deviendra trouble. Le trouble se produit parce que le savon brise les molécules d'huile en fragments plus petits et les disperse dans toute la solution. L'huile ne s'est pas dissoute de la même manière que le sel se dissout dans l'eau; les molécules sont tout simplement trop petites et dispersées trop loin les unes des autres pour former des amas, mais elles se regrouperont si vous laissez le récipient reposer pendant la nuit.
Le savon nettoie la vaisselle grasse
Une conclusion utile d'expérience d'huile et d'eau est qu'essayer de nettoyer la vaisselle grasse et huileuse avec de l'eau seul est voué à l'échec, car l'huile ne se mélangera pas et restera sur la vaisselle, quelle que soit la quantité d'eau que vous utiliser. L'eau chaude aide, mais seulement un peu. Vous avez besoin de savon pour bien faire le travail, car le savon sépare les molécules d'huile et permet aux molécules d'eau de les entourer, de sorte qu'elles s'enlèvent.