Água e óleo não interagem devido a diferenças de polaridade. A água é uma molécula polar, enquanto o petróleo não é. A polaridade da água confere a ela uma alta tensão superficial. A diferença de polaridade também torna o óleo insolúvel em água. Os sabonetes podem aproveitar essas diferenças para separar os dois tipos de moléculas, facilitando o processo de limpeza.
Polaridade
Uma molécula polar tem seu potencial eletrostático distribuído de forma desigual por toda a molécula. A diferença resultante no potencial elétrico é chamada de momento de dipolo. Uma molécula de água consiste em dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio. O átomo de oxigênio exerce uma forte força atrativa sobre os elétrons da molécula. A molécula de água tem uma forma curvada, onde a carga negativa está concentrada em torno do átomo de oxigênio e uma carga positiva líquida está concentrada em torno dos átomos de hidrogênio. Isso dá à água um momento de dipolo líquido. As moléculas de óleo, por outro lado, não são polares. Não há carga líquida em nenhuma localização da molécula de óleo.
Tensão superficial
A polaridade da água dá a ela a capacidade de formar ligações de hidrogênio com outras moléculas. Em uma ligação de hidrogênio, o dipolo de oxigênio negativo atrai o dipolo de hidrogênio positivo de outra molécula de água. As ligações resultantes são chamadas de ligações de hidrogênio e contribuem para a alta tensão superficial da água. Para alterar a tensão superficial, você pode aquecer a água. Essa tensão superficial mais baixa permite que a água entre em espaços menores do que se tivesse uma tensão superficial mais alta.
Solubilidade
A polaridade relativa de duas moléculas está diretamente relacionada à sua solubilidade. Em geral, as soluções envolvem moléculas de polaridade semelhante. Portanto, o óleo é insolúvel em água. Na verdade, diz-se que o óleo é hidrofóbico ou "odeia água". As cargas líquidas de uma molécula de água não atraem as moléculas de óleo neutro e vice-versa. Conseqüentemente, óleo e água não se misturam. Se você combinar os dois, notará que eles criam camadas separadas em uma xícara.
Sabonetes
Os sabonetes aproveitam as diferenças moleculares entre a água e o óleo. Parte de uma molécula de sabão é apolar e, portanto, pode se misturar com óleo. Outra parte de uma molécula de sabão é polar e, portanto, pode interagir com as moléculas de água. Essa interação ajuda a enfraquecer a tensão superficial e as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água. Além disso, as extremidades não polares das moléculas de sabão serão atraídas pelas moléculas de óleo e graxa não polares. Isso cria uma estrutura esférica chamada micela, onde as moléculas de óleo ou graxa estão no centro e a água é mantida do lado de fora.