Om två av dina vänner blandar sig som olja och vatten och du bjuder in dem båda till en fest kan det bli besvärligt. Olja och vatten är oblandbar, vilket innebär att de inte blandas. Om dina vänner måste stanna i samma rum hamnar de förmodligen på motsatta sidor och stirrar på varandra. Det här är i huvudsak vad som händer när du lägger till olja i en behållare med vatten: Olja och vattenmolekyler håller sig isär, och eftersom olja är mindre tät, oljemolekylerna graverar till toppen av behållaren och lämnar behållarens nedre del till vattnet molekyler.
Tillsätt tvål till en blandning av olja och vatten, och saker och ting är annorlunda. Tvål fungerar som en tredje person som är i goda förhållanden med båda dina vänner och kan få dem att känna sig tillräckligt bekväma för att stanna i samma rum. Tvål gör inte att olja löses upp i vatten, men det hjälper till att bryta oljemolekylerna i mindre som kan spridas i vatten.
Hur tvål förmedlar mellan olja och vatten
När två väteatomer kombineras med en syreatom för att bilda en vattenmolekyl, migrerar väten till ena sidan av syret, vilket skapar en laddningsskillnad mellan de två sidorna. Vattenmolekyler lockar varandra elektrostatiskt för att bilda en vätebindning, som inte är lika stark som den kovalenta bindningen som håller molekylerna ihop men fortfarande är ganska stark. Vatten blandas endast med andra polära molekyler eller laddade joner med en elektrisk attraktion som är tillräcklig för att bryta eller åtminstone modifiera denna vätebindning.
Oljemolekyler är mycket större än vattenmolekyler, och viktigare är att de inte har en polar laddning. När du häller olja i vatten kan oljemolekylerna inte locka vattenmolekylerna från vätebindningen, så oljemolekylerna klumpar ihop sig och bildar stora klot som migrerar till ytan, där de bildar en separat lager.
Tvålmolekylstrukturen är en lång rad kolväten med ena oladdade änden och den andra änden jonisk eller laddad. Tvålmolekylen är hydrofil och hydrofob, vilket betyder att det både lockas till och avvisas av vatten. Eftersom den oladdade änden blandas med olja och den laddade änden blandas med vatten kan tvålmolekyler bryta oljemolekylerna i mindre och låt de vattenmolekyler som är fästa vid dem omge de mindre oljefragmenten och skapa en emulsion.
Olja, vatten och tvålsexperiment
Du kan se denna dynamik i aktion genom att hälla vegetabilisk olja i ett glas vatten. Observera hur oljan bildar pärlor som migrerar till ytan. Du kan bryta isär dessa pärlor genom att skaka glaset, men så snart skakningen slutar, reformeras pärlorna och oljan stiger igen.
Lägg nu till några sprutor diskmedel och skaka igen. Den här gången blir blandningen grumlig. Grumligheten uppstår eftersom tvålen bryter oljemolekylerna i mindre fragment och sprider dem genom hela lösningen. Oljan löstes inte upp på samma sätt som salt löstes i vatten; molekylerna är bara för små och spridda för långt ifrån varandra för att bildas i klumpar, men de kommer att omgrupperas om du låter behållaren stå över natten.
Tvål rengör feta rätter
En slutsats med användbar olja och vatten är att försöka rengöra oljiga och oljiga rätter med vatten ensam kommer sannolikt att misslyckas, eftersom oljan inte kommer att blanda sig och kommer att stanna kvar på disken, oavsett hur mycket vatten du har använda sig av. Varmt vatten hjälper, men bara lite. Du behöver tvål för att göra jobbet rätt, för tvål bryter isär oljemolekylerna och låter vattenmolekylerna omge dem så att de tvättar bort.