Water en olie hebben geen interactie vanwege verschillen in polariteit. Water is een polair molecuul, olie niet. De polariteit van water geeft het een hoge oppervlaktespanning. Het verschil in polariteit maakt olie ook onoplosbaar in water. Zepen kunnen profiteren van deze verschillen om de twee soorten moleculen te scheiden, waardoor het reinigingsproces wordt vergemakkelijkt.
Polariteit
Een polair molecuul heeft zijn elektrostatische potentiaal ongelijk verdeeld over het molecuul. Het resulterende verschil in elektrische potentiaal wordt een dipoolmoment genoemd. Een watermolecuul bestaat uit twee waterstofatomen gebonden aan een zuurstofatoom. Het zuurstofatoom oefent een sterke aantrekkingskracht uit op de elektronen in het molecuul. Het watermolecuul heeft een gebogen vorm, waarbij de negatieve lading geconcentreerd is rond het zuurstofatoom en een netto positieve lading geconcentreerd is rond de waterstofatomen. Dit geeft water een netto dipoolmoment. Oliemoleculen daarentegen zijn niet polair. Er is geen netto lading op elke locatie van het oliemolecuul.
Oppervlaktespanning
De polariteit van water geeft het de mogelijkheid om waterstofbruggen te vormen met andere moleculen. In een waterstofbrug trekt de negatieve zuurstofdipool de positieve waterstofdipool van een ander watermolecuul aan. De resulterende bindingen worden waterstofbruggen genoemd en dragen bij aan de hoge oppervlaktespanning van water. Om de oppervlaktespanning te veranderen, kunt u het water verwarmen. Door deze lagere oppervlaktespanning kan water in kleinere ruimtes komen dan wanneer het een hogere oppervlaktespanning zou hebben.
oplosbaarheid
De relatieve polariteit van twee moleculen houdt rechtstreeks verband met hun oplosbaarheid. Over het algemeen omvatten oplossingen moleculen van vergelijkbare polariteit. Daarom is olie onoplosbaar in water. In feite wordt gezegd dat olie hydrofoob is, of 'water-hatend'. De netto ladingen van een watermolecuul trekken de neutrale oliemoleculen niet aan en vice versa. Daarom gaan olie en water niet samen. Als je de twee combineert, zul je merken dat ze aparte lagen creëren in een kopje.
Zepen
Zepen maken gebruik van de moleculaire verschillen tussen water en olie. Een deel van een zeepmolecuul is niet-polair en kan daarom vermengen met olie. Een ander deel van een zeepmolecuul is polair en kan daarom interageren met watermoleculen. Deze interactie helpt de oppervlaktespanning en waterstofbinding tussen watermoleculen te verzwakken. Bovendien zullen de niet-polaire uiteinden van de zeepmoleculen worden aangetrokken door de niet-polaire olie- en vetmoleculen. Dit creëert een bolvormige structuur, een micel genaamd, waar de olie- of vetmoleculen zich in het midden bevinden en het water buiten wordt gehouden.