Вода і масло не взаємодіють через різницю в полярності. Вода є полярною молекулою, тоді як нафта - ні. Полярність води надає їй високий поверхневий натяг. Різниця в полярності також робить масло нерозчинним у воді. Мило може скористатися цими відмінностями, щоб розділити два види молекул, полегшуючи тим самим процес очищення.
Полярність
Полярна молекула має свій електростатичний потенціал, розподілений нерівномірно по всій молекулі. Отримана різниця в електричному потенціалі називається дипольним моментом. Молекула води складається з двох атомів водню, зв’язаних з атомом кисню. Атом кисню чинить сильну силу притягання на електрони в молекулі. Молекула води має зігнуту форму, де негативний заряд концентрується навколо атома кисню, а чистий позитивний заряд - навколо атомів водню. Це надає воді чистий дипольний момент. Молекули нафти, навпаки, не є полярними. У будь-якому місці молекули нафти немає чистого заряду.
Поверхневе натягнення
Полярність води дає їй здатність утворювати водневі зв’язки з іншими молекулами. У водневому зв’язку негативний диполь кисню притягує позитивний диполь водню з іншої молекули води. Одержувані зв’язки називаються водневими, і вони сприяють високому поверхневому натягу води. Для того, щоб змінити поверхневий натяг, ви можете нагріти воду. Цей нижчий поверхневий натяг дозволяє воді потрапляти в менші простори, ніж у випадку, якщо у неї був більший поверхневий натяг.
Розчинність
Відносна полярність двох молекул безпосередньо залежить від їх розчинності. Загалом, у розчинах беруть участь молекули подібної полярності. Тому масло не розчиняється у воді. Насправді кажуть, що нафта є гідрофобною, або «ненависною до води». Чисті заряди молекули води не притягують нейтральні молекули нафти, і навпаки. Отже, масло і вода не змішуються. Якщо ви поєднаєте ці два, ви помітите, що вони створюють окремі шари в чашці.
Мило
Мило користується перевагами молекулярних відмінностей між водою та олією. Частина молекули мила є неполярною, тому може змішуватися з маслом. Інша частина молекули мила є полярною, і тому може взаємодіяти з молекулами води. Ця взаємодія допомагає послабити поверхневий натяг і зв’язок водню між молекулами води. Крім того, неполярні кінці молекул мила будуть притягуватися до неполярних молекул олії та жиру. Це створює сферичну структуру, звану міцелою, де молекули олії або жиру знаходяться в центрі, а вода утримується зовні.