กิจกรรมระดับโมเลกุลของน้ำเทียบกับ น้ำมัน

น้ำและน้ำมันไม่เกิดปฏิกิริยากันเนื่องจากขั้วที่ต่างกัน น้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้วในขณะที่น้ำมันไม่ใช่ ขั้วของน้ำทำให้เกิดแรงตึงผิวสูง ความแตกต่างของขั้วทำให้น้ำมันไม่ละลายในน้ำ สบู่สามารถใช้ประโยชน์จากความแตกต่างเหล่านี้เพื่อแยกโมเลกุลทั้งสองชนิดออกจากกัน ซึ่งจะช่วยอำนวยความสะดวกในกระบวนการทำความสะอาด

โมเลกุลขั้วมีศักย์ไฟฟ้าสถิตกระจายไปทั่วโมเลกุลอย่างไม่สม่ำเสมอ ผลต่างศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเรียกว่า โมเมนต์ไดโพล โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมที่ถูกผูกมัดกับอะตอมออกซิเจน อะตอมของออกซิเจนออกแรงดึงดูดอย่างแรงกับอิเล็กตรอนในโมเลกุล โมเลกุลของน้ำมีรูปร่างโค้งงอ โดยที่ประจุลบจะกระจุกตัวอยู่รอบๆ อะตอมของออกซิเจน และประจุบวกสุทธิจะกระจุกตัวอยู่รอบๆ อะตอมของไฮโดรเจน สิ่งนี้ทำให้น้ำมีโมเมนต์ไดโพลสุทธิ ในทางกลับกัน โมเลกุลของน้ำมันไม่มีขั้ว ไม่มีค่าใช้จ่ายสุทธิในตำแหน่งใด ๆ ของโมเลกุลน้ำมัน

ขั้วของน้ำทำให้สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลอื่นได้ ในพันธะไฮโดรเจน ขั้วออกซิเจนเชิงลบจะดึงดูดขั้วบวกของไฮโดรเจนที่เป็นบวกจากโมเลกุลของน้ำอีกโมเลกุลหนึ่ง พันธะที่เกิดขึ้นเรียกว่าพันธะไฮโดรเจน และมีส่วนทำให้เกิดแรงตึงผิวสูงของน้ำ เพื่อเปลี่ยนแรงตึงผิว คุณสามารถให้ความร้อนกับน้ำได้ แรงตึงผิวที่ต่ำกว่านี้ช่วยให้น้ำเข้าไปในพื้นที่ที่มีขนาดเล็กกว่าที่มีแรงตึงผิวสูงกว่า

ขั้วสัมพัทธ์ของสองโมเลกุลเกี่ยวข้องโดยตรงกับความสามารถในการละลายของพวกมัน โดยทั่วไป สารละลายจะเกี่ยวข้องกับโมเลกุลที่มีขั้วคล้ายกัน ดังนั้นน้ำมันจึงไม่ละลายในน้ำ อันที่จริง มีการกล่าวกันว่าน้ำมันไม่ชอบน้ำหรือ "เกลียดน้ำ" ประจุสุทธิของโมเลกุลน้ำไม่ดึงดูดโมเลกุลของน้ำมันที่เป็นกลาง และในทางกลับกัน ดังนั้นน้ำมันและน้ำจึงไม่ผสมกัน หากคุณรวมทั้งสองเข้าด้วยกัน คุณจะสังเกตเห็นว่ามันสร้างเลเยอร์แยกกันในถ้วย

สบู่ใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของโมเลกุลระหว่างน้ำกับน้ำมัน ส่วนหนึ่งของโมเลกุลสบู่ไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงสามารถผสมกับน้ำมันได้ อีกส่วนหนึ่งของโมเลกุลสบู่คือมีขั้ว จึงสามารถโต้ตอบกับโมเลกุลของน้ำได้ ปฏิกิริยานี้ช่วยลดแรงตึงผิวและพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำ นอกจากนี้ ปลายไม่มีขั้วของโมเลกุลสบู่จะถูกดึงดูดไปยังโมเลกุลของน้ำมันและจาระบีที่ไม่มีขั้ว สิ่งนี้จะสร้างโครงสร้างทรงกลมที่เรียกว่าไมเซลล์ โดยที่โมเลกุลของน้ำมันหรือจาระบีอยู่ตรงกลาง และน้ำจะถูกเก็บไว้ภายนอก