Ak sa dvaja vaši priatelia zmiešajú ako olej a voda a pozvete ich oboch na párty, mohlo by to byť nepríjemné. Ropa a voda sú nemiešateľný, čo znamená, že sa nemiešajú. Ak vaši priatelia musia zostať v tej istej miestnosti, pravdepodobne skončia na opačných stranách a budú na seba pozerať. To sa v podstate stane, keď pridáte olej do nádoby s vodou: Olej a molekuly vody zostávajú od seba, a to kvôli oleju je menej hustý, molekuly oleja gravitujú k hornej časti nádoby a spodnú časť nádoby nechávajú pôsobiť na vodu molekuly.
Pridajte však mydlo do zmesi oleja a vody a veci sa môžu líšiť. Mydlo pôsobí ako tretia osoba, ktorá je v dobrom vzťahu s oboma vašimi priateľmi a môže sa vďaka nim cítiť tak dobre, že zostanú v tej istej miestnosti. Mydlo nerozpúšťa olej vo vode, ale pomáha rozložiť molekuly oleja na menšie, ktoré sa môžu vo vode rozptýliť.
Ako mydlo sprostredkuje medzi olejom a vodou
Keď sa dva atómy vodíka spoja s atómom kyslíka a vytvoria molekulu vody, vodíky migrujú na jednu stranu kyslíka a vytvárajú rozdiel medzi nábojmi. Molekuly vody sa elektrostaticky priťahujú a vytvárajú vodíkovú väzbu, ktorá nie je taká silná ako kovalentná väzba držiaca molekuly pohromade, ale stále je dosť silná. Voda sa bude miešať iba s inými polárnymi molekulami alebo nabitými iónmi s elektrickou príťažlivosťou dostatočnou na rozbitie alebo aspoň modifikáciu tejto vodíkovej väzby.
Molekuly oleja sú oveľa väčšie ako molekuly vody, a čo je dôležitejšie, nemajú polárny náboj. Keď nalejete olej do vody, molekuly oleja nemôžu premôcť molekuly vody ďalej od svojej vodíkovej väzby, takže molekuly oleja sa zhlukujú a vytvárajú veľké globusy, ktoré migrujú na povrch, kde tvoria samostatný vrstva.
Štruktúra molekuly mydla je dlhý reťazec uhľovodíkov s jedným nenabitým koncom a druhým koncom iónovým alebo nabitým. Molekula mydla je hydrofilný a hydrofóbne, čo znamená, že ju priťahuje a odpudzuje voda. Pretože sa nenabitý koniec zmieša s olejom a nabitý koniec s vodou, môžu molekuly mydla molekuly oleja zlomiť na menšie a nechajte molekuly vody, ktoré sú k nim pripojené, obklopiť menšie olejové fragmenty a vytvoriť tak emulzia.
Experiment s olejom, vodou a mydlom
Túto dynamiku môžete vidieť v akcii nalievaním rastlinného oleja do pohára vody. Všimnite si, ako olej vytvára guľôčky, ktoré migrujú na povrch. Tieto guľôčky môžete rozbiť roztrasením pohára, ale akonáhle sa pretrepanie zastaví, guľôčky sa reformujú a olej opäť stúpne.
Teraz pridajte niekoľko kúskov mydla a znova ich pretrepte. Tentokrát bude zmes zakalená. Zakalenie nastáva, pretože mydlo štiepi molekuly oleja na menšie fragmenty a disperguje ich v celom roztoku. Olej sa nerozpúšťal rovnakým spôsobom ako soľ vo vode; molekuly sú príliš malé a rozptýlené príliš ďaleko od seba, aby sa vytvorili zhluky, ale preskupia sa, ak necháte nádobu stáť cez noc.
Mydlo čistí mastné jedlá
Užitočný záver experimentu s olejom a vodou je, že pokus o čistenie mastných a mastných jedál vodou sám určite zlyhá, pretože olej sa nezmieša a zostane na riadoch bez ohľadu na to, koľko vody máte použitie. Horúca voda pomáha, ale len málo. Potrebujete mydlo, aby ste mohli robiť svoju prácu správne, pretože mydlo rozdeľuje molekuly oleja od seba a umožňuje molekulám vody obklopiť ich, takže sa zmyjú.