Molekulárna aktivita vody vs. Olej

Voda a olej neinteragujú kvôli rozdielom v polarite. Voda je polárna molekula, zatiaľ čo ropa nie. Polarita vody jej dodáva vysoké povrchové napätie. Rozdiel v polarite tiež spôsobuje, že olej je nerozpustný vo vode. Mydlá môžu využiť tieto rozdiely na oddelenie dvoch druhov molekúl, a tým uľahčiť proces čistenia.

Polárna molekula má svoj elektrostatický potenciál distribuovaný nerovnomerne v celej molekule. Výsledný rozdiel v elektrickom potenciáli sa nazýva dipólový moment. Molekula vody pozostáva z dvoch atómov vodíka naviazaných na atóm kyslíka. Atóm kyslíka vyvíja silnú príťažlivú silu na elektróny v molekule. Molekula vody má ohnutý tvar, kde sa negatívny náboj koncentruje okolo atómu kyslíka a čistý pozitívny náboj sa koncentruje okolo atómov vodíka. To dáva vode čistý dipólový moment. Na druhej strane molekuly oleja nie sú polárne. Na žiadnom mieste molekuly oleja nie je žiadny čistý náboj.

Polarita vody mu dáva schopnosť vytvárať vodíkové väzby s inými molekulami. Vo vodíkovej väzbe negatívny kyslíkový dipól priťahuje pozitívny vodíkový dipól z inej molekuly vody. Výsledné väzby sa nazývajú vodíkové väzby a prispievajú k vysokému povrchovému napätiu vody. Vodu môžete ohriať, aby ste zmenili povrchové napätie. Toto nižšie povrchové napätie umožňuje vode dostať sa do menších priestorov, ako keby malo vyššie povrchové napätie.

Relatívna polarita dvoch molekúl priamo súvisí s ich rozpustnosťou. Všeobecne roztoky zahŕňajú molekuly podobnej polarity. Preto je olej nerozpustný vo vode. V skutočnosti sa o oleji hovorí, že je hydrofóbny alebo „nenávidiaci vodu“. Čisté náboje molekuly vody nepriťahujú molekuly neutrálneho oleja a naopak. Olej a voda sa preto nemiešajú. Ak tieto dva skombinujete, všimnete si, že v pohári vytvárajú samostatné vrstvy.

Mydlá využívajú molekulárne rozdiely medzi vodou a olejom. Časť molekuly mydla je nepolárna, a preto sa môže miešať s olejom. Ďalšia časť molekuly mydla je polárna, a preto môže interagovať s molekulami vody. Táto interakcia pomáha oslabiť povrchové napätie a vodíkové väzby medzi molekulami vody. Nepolárne konce molekúl mydla budú navyše priťahované k nepolárnym molekulám oleja a tuku. Tak sa vytvorí sférická štruktúra zvaná micela, kde sú molekuly oleja alebo tuku v strede a voda sa udržuje vonku.