Вода и масло не взаимодействуют из-за разницы в полярности. Вода - полярная молекула, а масло - нет. Полярность воды придает ей высокое поверхностное натяжение. Разница в полярности также делает масло нерастворимым в воде. Мыло могут использовать эти различия для разделения двух типов молекул, тем самым облегчая процесс очистки.
Полярность
Электростатический потенциал полярной молекулы неравномерно распределен по всей молекуле. Результирующая разность электрических потенциалов называется дипольным моментом. Молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода. Атом кислорода оказывает сильное притяжение на электроны в молекуле. Молекула воды имеет изогнутую форму, где отрицательный заряд концентрируется вокруг атома кислорода, а чистый положительный заряд концентрируется вокруг атомов водорода. Это дает воде чистый дипольный момент. С другой стороны, молекулы масла неполярны. Нет никакого чистого заряда в любом месте молекулы масла.
Поверхностное натяжение
Полярность воды дает ей способность образовывать водородные связи с другими молекулами. В водородной связи отрицательный диполь кислорода притягивает положительный диполь водорода от другой молекулы воды. Образовавшиеся связи называются водородными связями, и они способствуют высокому поверхностному натяжению воды. Чтобы изменить поверхностное натяжение, вы можете нагреть воду. Это более низкое поверхностное натяжение позволяет воде проникать в меньшие пространства, чем если бы у нее было более высокое поверхностное натяжение.
Растворимость
Относительная полярность двух молекул напрямую связана с их растворимостью. Обычно в растворах используются молекулы одинаковой полярности. Следовательно, масло не растворяется в воде. Фактически, масло считается гидрофобным или «ненавидящим воду». Чистые заряды молекулы воды не притягивают нейтральные молекулы масла, и наоборот. Следовательно, масло и вода не смешиваются. Если вы объедините два, вы заметите, что они создают отдельные слои в чашке.
Мыло
Мыло используют молекулярные различия между водой и маслом. Часть молекулы мыла неполярна, поэтому может смешиваться с маслом. Другая часть молекулы мыла полярна и поэтому может взаимодействовать с молекулами воды. Это взаимодействие помогает ослабить поверхностное натяжение и водородные связи между молекулами воды. Кроме того, неполярные концы молекул мыла будут притягиваться к неполярным молекулам масла и смазки. Это создает сферическую структуру, называемую мицеллой, в которой молекулы масла или жира находятся в центре, а вода остается снаружи.