Якщо двоє ваших друзів змішають, як олія та вода, і ви запросите їх обох на вечірку, все може стати незручним. Нафта і вода є не змішується, що означає, що вони не змішуються. Якщо вашим друзям доведеться залишатися в одній кімнаті, вони, ймовірно, опиняться на протилежних сторонах, люто дивлячись один на одного. По суті, це відбувається, коли ви додаєте олію в ємність з водою: молекули олії та води залишаються осторонь, і тому нафта менш щільна, молекули масла тяжіють до верхньої частини контейнера і залишають нижню частину контейнера для води молекули.
Додайте мило до суміші олії та води, однак, інакше буває інакше. Мило діє як третя особа, яка перебуває в хороших стосунках з обома твоїми друзями, і може змусити їх почуватись досить комфортно, щоб залишатися в одній кімнаті. Мило не змушує масло розчинятися у воді, але воно допомагає розщепити молекули олії на більш дрібні, які можуть диспергуватися у воді.
Як мило опосередковує між маслом і водою
Коли два атоми водню поєднуються з атомом кисню, утворюючи молекулу води, водні мігрують в одну сторону кисню, створюючи різницю зарядів між двома сторонами. Молекули води електростатично притягують одна одну, утворюючи водневий зв’язок, який не такий міцний, як ковалентний зв’язок, що утримує молекули, але все ще досить міцний. Вода буде змішуватися лише з іншими полярними молекулами або зарядженими іонами з електричним притяганням, достатнім для розриву або, принаймні, модифікації цього водневого зв'язку.
Молекули нафти набагато більші за молекули води, і що важливіше, вони не мають полярний заряд. Коли ви наливаєте олію у воду, молекули олії не можуть відмовити молекули води від їх водневого зв’язку, отже молекули нафти злипаються і утворюють великі кулі, які мігрують на поверхню, де утворюють окрему шар.
Структура молекули мила - це довга нитка вуглеводнів з одним незарядженим кінцем, а другий кінець - іонним, або зарядженим. Молекула мила є гідрофільний і гідрофобний, що означає, що її приваблює і відштовхує вода. Оскільки незаряджений кінець змішується з маслом, а заряджений кінець змішується з водою, молекули мила можуть розбити молекули масла на більш дрібні і дозволяють молекулам води, прикріпленим до них, оточувати дрібні фрагменти нафти, утворюючи емульсія.
Експеримент з нафтою, водою та милом
Ви можете побачити цю динаміку в дії, наливши рослинне масло в склянку води. Зверніть увагу, як масло утворює кульки, які мігрують на поверхню. Ви можете розбити ці кульки, струсивши скло, але як тільки струшування припиняється, кульки реформуються і масло знову піднімається.
Тепер додайте кілька бризок посудомийного мила і знову струсіть. Цього разу суміш помутніє. Похмурість виникає через те, що мило розбиває молекули масла на більш дрібні фрагменти і розсіює їх по всьому розчину. Олія не розчинялася так само, як сіль розчиняється у воді; молекули занадто малі і розкидані занадто далеко один від одного, щоб утворитися грудочками, але вони перегрупуються, якщо ви дасте контейнеру постояти протягом ночі.
Мило очищає жирні страви
Корисним висновком експерименту з маслом і водою є те, що намагатися очистити жирний і жирний посуд водою поодинці обов’язково зазнає невдачі, тому що олія не змішається і залишиться на посуді, незалежно від кількості води використання. Гаряча вода допомагає, але лише трохи. Вам потрібно мило, щоб правильно виконати роботу, тому що мило розбиває молекули масла і дозволяє молекулам води оточувати їх, щоб вони змилися.