L'eau et l'huile n'interagissent pas en raison des différences de polarité. L'eau est une molécule polaire, alors que l'huile ne l'est pas. La polarité de l'eau lui confère une tension superficielle élevée. La différence de polarité rend également l'huile insoluble dans l'eau. Les savons peuvent profiter de ces différences pour séparer les deux types de molécules, facilitant ainsi le processus de nettoyage.

Polarité

Une molécule polaire a son potentiel électrostatique réparti de façon inégale dans la molécule. La différence de potentiel électrique qui en résulte est appelée moment dipolaire. Une molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène liés à un atome d'oxygène. L'atome d'oxygène exerce une forte force d'attraction sur les électrons dans la molécule. La molécule d'eau a une forme courbée, où la charge négative est concentrée autour de l'atome d'oxygène et une charge positive nette est concentrée autour des atomes d'hydrogène. Cela donne à l'eau un moment dipolaire net. Les molécules d'huile, d'autre part, ne sont pas polaires. Il n'y a aucune charge nette dans n'importe quel endroit de la molécule d'huile.

Tension de surface

La polarité de l'eau lui donne la capacité de former des liaisons hydrogène avec d'autres molécules. Dans une liaison hydrogène, le dipôle d'oxygène négatif attire le dipôle d'hydrogène positif d'une autre molécule d'eau. Les liaisons résultantes sont appelées liaisons hydrogène et contribuent à la haute tension superficielle de l'eau. Afin de changer la tension superficielle, vous pouvez chauffer l'eau. Cette tension de surface inférieure permet à l'eau de pénétrer dans des espaces plus petits que si elle avait une tension de surface plus élevée.

Solubilité

La polarité relative de deux molécules est directement liée à leur solubilité. En général, les solutions impliquent des molécules de polarité similaire. Par conséquent, l'huile est insoluble dans l'eau. En fait, on dit que le pétrole est hydrophobe, ou «déteste l'eau». Les charges nettes d'une molécule d'eau n'attirent pas les molécules d'huile neutres, et vice versa. Par conséquent, l'huile et l'eau ne se mélangent pas. Si vous combinez les deux, vous remarquerez qu'ils créent des couches séparées dans une tasse.

Soaps

Les savons profitent des différences moléculaires entre l'eau et l'huile. Une partie d'une molécule de savon est non polaire, et peut donc se mélanger avec de l'huile. Une autre partie d'une molécule de savon est polaire, et peut donc interagir avec des molécules d'eau. Cette interaction contribue à affaiblir la tension de surface et la liaison hydrogène entre les molécules d'eau. De plus, les extrémités non polaires des molécules de savon seront attirées par les molécules d'huile et de graisse non polaires. Cela crée une structure sphérique appelée une micelle, où les molécules d'huile ou de graisse sont au centre, et l'eau est gardée à l'extérieur.