Gerir sápa vatnið „blautara“?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Gerir sápa vatnið „blautara“?
Öll spurningin hljóðaði svona:

Sæl öll. Okkur í Bítinu á Bylgjunni langar að vita hvernig sápa virkar í raun á vatn? Gerir hún vatnið „blautara“? Kv. Heimir Karls.

Til þess að svara spurningunni þurfum við fyrst að átta okkur á vatnssameindum og hegðun þeirra.

Svonefnd vetnistengi verka milli vatnssameinda í vatni og valda því að vatnssameindirnar toga hver í aðra. Svolítill munur er á umhverfi vatnsameindanna eftir því hvar þær eru staðsettar í vatninu. Vatnssameind í meginhluta vatnsins er umlukin öðrum vatnssameindum og myndar því vetnistengi jafnt í allar áttir. Vatnsameind á yfirborði vatns er hins vegar umlukin lofti og vatni. Vatnssameind á yfirborði vatns getur ekki myndað vetnistengi við loftsameindir og myndar því í staðinn mun sterkari tengi við vatnssameindir til hliðar við sig og inn í meginhluta vatnsins. Þetta veldur því að vatnssameindir á yfirborði vatns haldast mjög fast saman, mun fastar saman en vatnssameindir í meginhluta vatns.

Þessir yfirborðskraftar, sem vanalega eru kallaðir yfirborðsspenna, valda því meðal annars að vatnsdropar eru kúptir í laginu. Það er yfirborðsspennan sem heldur vatni saman í dropum og veldur því að hægt er að fylla vatnsglas upp fyrir barma sína. Sum skordýr geta gengið á vatni og ástæðan er einmitt yfirborðspennan. Vatn hefur mjög háa yfirborðsspennu (72,8 mN/m), eina þá hæsta af öllum vökvum. Til gamans má geta þess að kvikasilfur hefur langhæstu yfirborðsspennu vökva, 474,4 mN/m, eins og sjá má í þessari töflu.

En hvaða áhrif hefur sápa í vatni? Í stuttu máli virkar sápa sem tengiliður milli vatns og vatnsfælinna efna. Vatnsfælin efni eru efni sem blandast vatni illa eða alls ekki. Sápa er þeim eiginleikum gædd að hafa bæði vatnssækinn enda og vatnsfælinn enda. Vatnssækni endi sápunnar heldur sig í vatninu því hann getur myndað vetnistengi við vatnssameindirnar. Vatnsfælni endinn leitar hins vegar í vatnsfælnar sameindir eins og olíu eða aðra vatnsfælna hluta sápusameinda. Þessir eiginleikar sápu valda því að sápa er eins og brú milli vatns og vatnsfælinna óhreininda. Vatn eitt og sér þvær illa burt vatnsfælin óhreinindi en sápublandað vatn er vel til þess fallið.

Við tölum um að hlutir blotni þegar vatn fer á þá og þá sérstaklega þegar hlutir draga í sig vatn. Hlutir blotna misvel því vatn er í raun ekkert sérstaklega vel til þess fallið að bleyta hluti. Ástæðan fyrir því er há yfirborðsspenna vatns.

Þegar sápa er leyst upp í vatni brotnar vetnistengjanetið upp milli vatnssameindanna og ný tengi myndast milli vatnssameindanna og sápusameindanna. Þessi nýju tengi eru færri og ekki eins sterk. Þetta veldur því að yfirborðsspenna vatnsins minnkar og vatnsdroparnir verða flatari en ella því að vatnssameindirnar á yfirborði vatnsins loða ekki eins vel saman. Sápublandað vatn á því mun auðveldara með að dreifast og smjúga inn í hluti. Minni yfirborðsspenna vatns auðveldar þannig þvott á fötum því efnin í þvottaefnunum eiga greiðari aðgang inn í öll göng í þráðum fatanna og ná þannig að draga óhreinindin með sér út í vatnið.

Svarið við spurningunni er því já! Sápa gerir vatn blautara með því að lækka yfirborðspennu vatnsins.

Myndir:

• Surface tension - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 1.02.2016).
• Measuring Surface Tension of Water with a Penny. (Sótt 1.02.2016).

...