Vandens molekulinė veikla, palyginti su Alyva

Vanduo ir aliejus nesąveikauja dėl poliškumo skirtumų. Vanduo yra polinė molekulė, o nafta - ne. Vandens poliškumas suteikia didelę paviršiaus įtampą. Dėl poliškumo skirtumo aliejus netirpsta vandenyje. Muilas gali pasinaudoti šiais skirtumais norėdamas atskirti dviejų rūšių molekules ir taip palengvinti valymo procesą.

Poliarinės molekulės elektrostatinis potencialas pasiskirsto netolygiai po visą molekulę. Gautas elektrinio potencialo skirtumas vadinamas dipolio momentu. Vandens molekulė susideda iš dviejų vandenilio atomų, sujungtų su deguonies atomu. Deguonies atomas daro stiprią traukos jėgą molekulės elektronams. Vandens molekulė turi sulenktą formą, kai neigiamas krūvis yra sutelktas aplink deguonies atomą, o grynasis teigiamas krūvis - vandenilio atomuose. Tai suteikia vandeniui neto dipolio momentą. Kita vertus, naftos molekulės nėra polinės. Nė vienoje naftos molekulės vietoje nėra jokio grynojo krūvio.

Vandens poliškumas suteikia galimybę užmegzti vandenilio ryšius su kitomis molekulėmis. Vandenilio jungtyje neigiamas deguonies dipolis pritraukia teigiamą vandenilio dipolį iš kitos vandens molekulės. Atsiradusios jungtys vadinamos vandenilio jungtimis, ir jos prisideda prie didelio vandens paviršiaus įtempimo. Norėdami pakeisti paviršiaus įtempimą, galite pašildyti vandenį. Šis mažesnis paviršiaus įtempimas leidžia vandeniui patekti į mažesnes erdves nei tada, jei jo paviršiaus įtampa būtų didesnė.

Santykinis dviejų molekulių poliškumas tiesiogiai susijęs su jų tirpumu. Apskritai sprendimuose dalyvauja panašaus poliškumo molekulės. Todėl aliejus netirpsta vandenyje. Iš tikrųjų sakoma, kad aliejus yra hidrofobiškas arba „nekenčia vandens“. Grynieji vandens molekulės krūviai netraukia neutralių naftos molekulių ir atvirkščiai. Taigi aliejus ir vanduo nesimaišo. Sujungę abu, pastebėsite, kad jie puodelyje sukuria atskirus sluoksnius.

Muilai naudojasi vandens ir naftos molekuliniais skirtumais. Dalis muilo molekulės yra nepolinė, todėl gali susimaišyti su aliejumi. Kita muilo molekulės dalis yra polinė, todėl gali sąveikauti su vandens molekulėmis. Ši sąveika padeda susilpninti vandens molekulių paviršiaus įtempimą ir jungimąsi su vandeniliu. Be to, nepoliniai muilo molekulių galai bus pritraukti prie nepolinių aliejaus ir riebalų molekulių. Tai sukuria sferinę struktūrą, vadinamą micelė, kur aliejaus ar riebalų molekulės yra centre, o vanduo laikomas lauke.