Molekylär aktivitet av vatten vs. Olja

Vatten och olja samverkar inte på grund av skillnader i polaritet. Vatten är en polär molekyl, medan olja inte är det. Vattens polaritet ger hög ytspänning. Skillnaden i polaritet gör också olja olöslig i vatten. Tvålar kan dra nytta av dessa skillnader för att separera de två typerna av molekyler och därigenom underlätta rengöringsprocessen.

En polär molekyl har sin elektrostatiska potential fördelad ojämnt i hela molekylen. Den resulterande skillnaden i elektrisk potential kallas ett dipolmoment. En vattenmolekyl består av två väteatomer bundna till en syreatom. Syreatomen utövar en stark attraktionskraft på elektronerna i molekylen. Vattenmolekylen har en böjd form där den negativa laddningen koncentreras runt syreatomen och en nettoladdning koncentreras runt väteatomerna. Detta ger vatten ett nettodipolmoment. Oljemolekyler är å andra sidan inte polära. Det finns ingen nettoladdning någonstans i oljemolekylen.

Vattens polaritet ger det förmågan att bilda vätebindningar med andra molekyler. I en vätebindning drar den negativa syredipolen till den positiva vätedipolen från en annan vattenmolekyl. De resulterande bindningarna kallas vätebindningar och de bidrar till vattens höga ytspänning. För att ändra ytspänningen kan du värma upp vattnet. Denna lägre ytspänning gör att vatten kan komma in i mindre utrymmen än om det hade en högre ytspänning.

Den relativa polariteten hos två molekyler är direkt relaterad till deras löslighet. I allmänhet involverar lösningar molekyler med liknande polaritet. Därför är olja olöslig i vatten. Faktum är att olja sägs vara hydrofob eller "vattenhatande". Nettoladdningarna för en vattenmolekyl lockar inte de neutrala oljemolekylerna, och vice versa. Därför blandas inte olja och vatten. Om du kombinerar de två kommer du att märka att de skapar separata lager i en kopp.

Tvål utnyttjar de molekylära skillnaderna mellan vatten och olja. En del av en tvålmolekyl är icke-polär och kan därför blandas med olja. En annan del av en tvålmolekyl är polär och kan därför interagera med vattenmolekyler. Denna interaktion hjälper till att försvaga ytspänningen och vätebindningen mellan vattenmolekyler. Dessutom kommer tvålmolekylernas icke-polära ändar attraheras av de icke-polära olja- och fettmolekylerna. Detta skapar en sfärisk struktur som kallas micelle, där oljan eller fettmolekylerna är i centrum och vattnet hålls ute.