Если двое ваших друзей смешаются, как масло и вода, и вы пригласите их обоих на вечеринку, все может стать неловким. Масло и вода несмешиваемый, что означает, что они не смешиваются. Если вашим друзьям придется оставаться в одной комнате, они, вероятно, окажутся по разные стороны, глядя друг на друга. По сути, это то, что происходит, когда вы добавляете масло в емкость с водой: молекулы масла и воды остаются разделенными, и потому что масло менее плотный, молекулы масла стремятся к верху емкости и оставляют нижнюю часть емкости воде молекулы.
Однако добавьте мыло в смесь масла и воды, и все будет по-другому. Мыло действует как третий человек, который находится в хороших отношениях с обоими вашими друзьями и может заставить их чувствовать себя достаточно комфортно, чтобы оставаться в одной комнате. Мыло не заставляет масло растворяться в воде, но помогает разбивать молекулы масла на более мелкие, которые могут растворяться в воде.
Как мыло действует как посредник между маслом и водой
Когда два атома водорода соединяются с атомом кислорода, образуя молекулу воды, атомы водорода мигрируют в одну сторону от кислорода, создавая разницу зарядов между двумя сторонами. Молекулы воды электростатически притягиваются друг к другу, образуя водородную связь, которая не такая прочная, как ковалентная связь, удерживающая молекулы вместе, но все же довольно прочная. Вода будет смешиваться только с другими полярными молекулами или заряженными ионами с электрическим притяжением, достаточным для разрыва или, по крайней мере, модификации этой водородной связи.
Молекулы масла намного больше, чем молекулы воды, и, что более важно, у них нет полярный заряд. Когда вы заливаете масло в воду, молекулы масла не могут увести молекулы воды от водородной связи, поэтому молекулы масла слипаются и образуют большие шарики, которые мигрируют на поверхность, где образуют отдельные слой.
Структура молекулы мыла представляет собой длинную цепочку углеводородов с одним незаряженным концом, а другой - ионным или заряженным. Молекула мыла гидрофильный а также гидрофобный, что означает, что он одновременно притягивается и отталкивается водой. Поскольку незаряженный конец смешивается с маслом, а заряженный конец смешивается с водой, молекулы мыла могут разрушать молекулы масла. на более мелкие и позволить прикрепленным к ним молекулам воды окружать более мелкие фрагменты масла, создавая эмульсия.
Эксперимент с маслом, водой и мылом
Вы можете увидеть эту динамику в действии, налив растительное масло в стакан с водой. Обратите внимание, как масло образует шарики, которые мигрируют на поверхность. Вы можете разбить эти бусинки, встряхнув стакан, но как только тряска прекратится, бусинки восстановятся, и масло снова поднимется.
Теперь добавьте несколько капель средства для мытья посуды и снова встряхните. На этот раз смесь станет мутной. Мутность возникает из-за того, что мыло разбивает молекулы масла на более мелкие фрагменты и рассеивает их по всему раствору. Масло растворяется не так, как соль растворяется в воде; молекулы слишком малы и разбросаны слишком далеко друг от друга, чтобы образоваться в сгустки, но они перегруппируются, если вы оставите контейнер на ночь.
Мыло очищает жирную посуду
Полезный вывод эксперимента с маслом и водой состоит в том, что попытки мыть жирную и масляную посуду водой само по себе обречено на провал, потому что масло не смешается и останется на посуде, сколько бы воды вы ни использовать. Горячая вода помогает, но совсем немного. Для правильной работы вам понадобится мыло, потому что мыло расщепляет молекулы масла и позволяет молекулам воды окружать их, поэтому они смываются.