Jei du jūsų draugai maišosi kaip aliejus ir vanduo, o jūs pakviečiate juos abu į vakarėlį, viskas gali pasidaryti nepatogu. Nafta ir vanduo yra nesimaišo, o tai reiškia, kad jie nesimaišo. Jei tavo draugai turės likti tame pačiame kambaryje, jie greičiausiai atsidurs priešingose pusėse, žvilgčiodami vienas į kitą. Iš esmės taip atsitinka, kai į vandens indą įpilate aliejaus: aliejus ir vandens molekulės lieka atskirai ir dėl to, kad aliejus yra mažiau tankus, aliejaus molekulės traukiasi į indo viršų ir apatinę indo dalį palieka vandeniui molekulės.
Į aliejaus ir vandens mišinį įpilkite muilo, tačiau viskas yra kitaip. Muilas elgiasi kaip trečias asmuo, kuris gerai bendrauja su abiem jūsų draugais ir gali priversti juos jaustis pakankamai patogiai, kad liktų tame pačiame kambaryje. Muilas neleidžia aliejui ištirpti vandenyje, tačiau jis padeda suskaidyti aliejaus molekules į mažesnes, kurios gali išsisklaidyti vandenyje.
Kaip muilas tarpininkauja tarp aliejaus ir vandens
Kai du vandenilio atomai susijungia su deguonies atomu ir susidaro vandens molekulė, vandeniliai migruoja į vieną deguonies pusę ir sukuria krūvio skirtumą tarp dviejų pusių. Vandens molekulės elektrostatiniu būdu pritraukia viena kitą, kad susidarytų vandenilio jungtys, kuri nėra tokia stipri kaip kovalentinė jungtys, laikančios molekules kartu, tačiau vis tiek yra gana stiprios. Vanduo susimaišys tik su kitomis polinėmis molekulėmis ar įelektrintais jonais, kurių elektrinė trauka yra pakankama šiam vandenilio ryšiui nutraukti arba bent jau modifikuoti.
Naftos molekulės yra daug didesnės nei vandens molekulės, o dar svarbiau - jos neturi poliarinis krūvis. Kai pilate aliejų į vandenį, aliejaus molekulės negali sujaudinti vandens molekulių nuo vandenilio jungties, taigi aliejaus molekulės sukimba ir suformuoja didelius gaublius, kurie migruoja į paviršių, kur suformuoja atskirą sluoksnis.
Muilo molekulės struktūra yra ilga angliavandenilių virvelė, kurios vienas galas yra neužkrautas, o kitas - joninis arba įkrautas. Muilo molekulė yra hidrofilinis ir hidrofobiškas, tai reiškia, kad vanduo jį ir traukia, ir atstumia. Kadangi neužkrautas galas maišosi su aliejumi, o įkrautas - su vandeniu, muilo molekulės gali sulaužyti aliejaus molekules į mažesnes ir leisti prie jų pritvirtintoms vandens molekulėms apjuosti mažesnius naftos fragmentus, sukuriant emulsija.
Naftos, vandens ir muilo eksperimentas
Šią dinamiką galite pamatyti veikdami užpildami augalinį aliejų į stiklinę vandens. Atkreipkite dėmesį, kaip aliejus formuoja karoliukus, kurie migruoja į paviršių. Šiuos karoliukus galite suskaidyti purtydami stiklą, tačiau kai tik purtymas sustoja, karoliukai reformuojasi ir aliejus vėl pakyla.
Dabar įpilkite keletą indų muilo šlakelių ir dar kartą suplakite. Šį kartą mišinys taps drumstas. Debesuotumas atsiranda dėl to, kad muilas suskaido aliejaus molekules į mažesnes dalis ir išsklaido jas visame tirpale. Aliejus neištirpo taip, kaip druska tirpsta vandenyje; molekulės yra tiesiog per mažos ir išsisklaidžiusios per toli viena nuo kitos, kad susidarytų grumstai, tačiau jos sugrupuos, jei leisite indui stovėti per naktį.
Muilas valo riebius patiekalus
Naudinga aliejaus ir vandens eksperimento išvada yra ta, kad bandoma valyti riebius ir riebius indus vandeniu vien tik nepavyks, nes aliejus nesimaišys ir liks ant indų, nesvarbu, kiek vandens turėtumėte naudoti. Karštas vanduo padeda, bet tik nedaug. Norint tinkamai atlikti darbą, muilo reikia, nes muilas suskaldo aliejaus molekules ir leidžia vandens molekulėms juos apgaubti, todėl jos nusiplaus.