Ako se dvoje vaših prijatelja miješaju poput ulja i vode i ako ih oboje pozovete na zabavu, stvari bi mogle postati neugodne. Ulje i voda jesu nesmiješljiv, što znači da se ne miješaju. Ako vaši prijatelji moraju ostati u istoj sobi, vjerojatno će završiti na suprotnim stranama, bijesno se pogledavajući. To se u osnovi događa kada u posudu s vodom dodate ulje: molekule ulja i vode ostaju razdvojene, jer ulje je manje gusta, molekule ulja gravitiraju vrhu posude i donji dio posude prepuštaju vodi molekule.
Smjesi ulja i vode dodajte sapun, međutim, stvari stoje drugačije. Sapun djeluje poput treće osobe koja je u dobrim odnosima s obojicom vaših prijatelja i može im omogućiti da se osjećaju dovoljno ugodno da ostanu u istoj sobi. Sapun ne čini da se ulje otapa u vodi, ali pomaže razbiti molekule ulja na manje koje se mogu raspršiti u vodi.
Kako sapun posreduje između ulja i vode
Kada se dva atoma vodika kombiniraju s atomom kisika i tvore molekulu vode, vodikovi migriraju na jednu stranu kisika, stvarajući razliku u naboju između dviju strana. Molekule vode elektrostatički se privlače kako bi stvorile vodikovu vezu, koja nije tako jaka kao kovalentna veza koja drži molekule na okupu, ali je i dalje prilično jaka. Voda će se miješati samo s ostalim polarnim molekulama ili nabijenim ionima s električnom privlačnošću dovoljnom da prekine ili barem modificira ovu vodikovu vezu.
Molekule ulja su puno veće od molekula vode, i što je još važnije, nemaju polarni naboj. Kad ulijete ulje u vodu, molekule ulja ne mogu nagovoriti molekule vode od njihove vodikove veze, pa molekule ulja skupljaju se i tvore velike globuse koji migriraju na površinu, gdje tvore zasebne sloj.
Struktura molekule sapuna dugačak je niz ugljikovodika s jednim nenabijenim krajem, a drugi kraj ionskim ili nabijenim. Molekula sapuna je hidrofilni i hidrofobni, što znači da je privlači i odbija voda. Budući da se nenapunjeni kraj miješa s uljem, a napunjeni kraj s vodom, molekule sapuna mogu razbiti molekule ulja u manje i dopustiti molekulama vode pričvršćenim za njih da okružuju manje fragmente ulja, stvarajući emulzija.
Eksperiment s uljem, vodom i sapunom
Ovu dinamiku možete vidjeti na djelu ulijevanjem biljnog ulja u čašu vode. Obratite pažnju na to kako ulje stvara kuglice koje migriraju na površinu. Ove kuglice možete razbiti tresenjem stakla, ali čim se mućkanje zaustavi, kuglice se reformiraju i ulje ponovno naraste.
Sada dodajte nekoliko brizga sapuna za posuđe i ponovno protresite. Ovaj put će smjesa postati mutna. Naoblaka nastaje jer sapun razbija molekule ulja na manje dijelove i raspršuje ih kroz otopinu. Ulje se nije otopilo na isti način kao što se sol otapa u vodi; molekule su jednostavno premale i rasute predaleko da bi se stvorile nakupine, ali pregrupirat će se ako pustite spremnik da stoji preko noći.
Sapun čisti masno jelo
Korisni zaključak eksperimenta s uljem i vodom jest da se masno i masno posuđe pokušava očistiti vodom samo će sigurno propasti, jer se ulje neće miješati i ostat će na posudama, bez obzira na količinu vode koristiti. Vruća voda pomaže, ali samo malo. Za obavljanje posla potreban vam je sapun, jer sapun razbija molekule ulja i omogućava molekulama vode da ih okruže, tako da će se one isprati.