Hvis to av vennene dine blander seg som olje og vann, og du inviterer dem begge til fest, kan ting bli vanskelig. Olje og vann er ublandbar, noe som betyr at de ikke blander seg. Hvis vennene dine må bo i samme rom, vil de sannsynligvis havne på hver sin side og stirre på hverandre. Dette er egentlig det som skjer når du tilfører olje i en beholder med vann: Olje- og vannmolekylene holder seg fra hverandre, og fordi olje er mindre tett, oljemolekylene graverer til toppen av beholderen og overlater den nedre delen av beholderen til vannet molekyler.
Tilsett såpe til en blanding av olje og vann, og ting er annerledes. Såpe fungerer som en tredje person som er i god forbindelse med begge vennene dine og kan få dem til å føle seg komfortable nok til å bo i samme rom. Såpe får ikke olje til å løses opp i vann, men det hjelper med å bryte oljemolekylene i mindre som kan spre seg i vann.
Hvordan såpe formidler mellom olje og vann
Når to hydrogenatomer kombineres med et oksygenatom for å danne et vannmolekyl, vandrer hydrogenene til den ene siden av oksygenet, og skaper en ladningsforskjell mellom de to sidene. Vannmolekyler tiltrekker hverandre elektrostatisk for å danne en hydrogenbinding, som ikke er så sterk som den kovalente bindingen som holder molekylene sammen, men fortsatt er ganske sterk. Vann vil bare blandes med andre polare molekyler eller ladede ioner med en elektrisk tiltrekningskraft som er tilstrekkelig til å bryte eller i det minste modifisere denne hydrogenbindingen.
Oljemolekyler er mye større enn vannmolekyler, og enda viktigere, de har ikke en polar ladning. Når du heller olje i vann, kan ikke oljemolekylene lokke vannmolekylene vekk fra hydrogenbindingen oljemolekylene klumper seg sammen og danner store kloder som vandrer til overflaten, hvor de danner et eget lag.
Såpemolekylstrukturen er en lang streng av hydrokarboner med den ene uladede enden og den andre enden ionisk, eller ladet. Såpemolekylet er hydrofile og hydrofob, noe som betyr at det både tiltrekkes og frastøtes av vann. Fordi den uladede enden blandes med olje, og den ladede enden blandes med vann, kan såpemolekyler bryte oljemolekylene i mindre, og la vannmolekylene som er festet til dem omslutte de mindre oljefragmentene, og skape et emulsjon.
Olje-, vann- og såpeeksperiment
Du kan se denne dynamikken i aksjon ved å helle vegetabilsk olje i et glass vann. Legg merke til hvordan oljen danner perler som migrerer til overflaten. Du kan knuse disse perlene ved å riste glasset, men så snart ristingen stopper, blir perlene reformert og oljen stiger igjen.
Tilsett nå noen spruter med oppvaskmiddel og rist igjen. Denne gangen blir blandingen overskyet. Uklarheten oppstår fordi såpen bryter oljemolekylene i mindre fragmenter og sprer dem gjennom løsningen. Oljen løste seg ikke opp på samme måte som salt oppløses i vann; molekylene er bare for små og spredt for langt fra hverandre til å danne seg i klumper, men de vil omgruppere seg hvis du lar beholderen stå over natten.
Såpe renser fete retter
En konklusjon med nyttig olje og vann er å prøve å rengjøre fettete og oljete retter med vann alene er nødt til å mislykkes, fordi oljen ikke vil blande seg og forbli på oppvasken, uansett hvor mye vann du har bruk. Varmt vann hjelper, men bare litt. Du trenger såpe for å gjøre jobben riktig, fordi såpe bryter oljemolekylene fra hverandre og lar vannmolekylene omslutte dem, slik at de vil vaske bort.