ทำไมสบู่จึงทำลายแรงตึงผิวของน้ำ?

อะไรคือแรงตึงผิวของน้ำ?

แรงตึงผิวคือแนวโน้มของพื้นผิวที่ของเหลวพักตัวที่จะหดตัวจนเหลือพื้นที่ผิวน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แรงตึงผิวช่วยให้วัตถุที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ เช่น ใบมีดโกนและแมลง (เช่น แมลงน้ำ) ลอยบนผิวน้ำได้โดยไม่จมลงไปแม้แต่น้อย

ที่อินเทอร์เฟซระหว่างของเหลวและอากาศ แรงตึงผิวเป็นผลมาจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของเหลวที่มากขึ้น (เนื่องจากแรงยึดเกาะ) มากกว่าแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลในอากาศ (เนื่องจากแรงยึดเกาะ)

มีกลไกหลักอยู่ 2 ประการ ประการหนึ่งคือแรงเข้าด้านในที่โมเลกุลบนพื้นผิวทำให้ของเหลวหดตัว ประการที่สองคือแรงสัมผัสขนานกับพื้นผิวของของเหลวเส้นสัมผัสแรงนี้มักเรียกกันว่าแรงตึงผิว ผลสุทธิคือของเหลวมีพฤติกรรมราวกับว่าพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยแผ่นเมมเบรนยืดหยุ่นที่ยืดออก แต่ไม่ควรเปรียบเทียบกันมากเกินไป เนื่องจากแรงตึงในแผ่นเมมเบรนยืดหยุ่นขึ้นอยู่กับปริมาณการเสียรูปของแผ่นเมมเบรน ในขณะที่แรงตึงผิวเป็นคุณสมบัติโดยธรรมชาติของของเหลว–อากาศหรือของเหลว-ไออินเทอร์เฟซ

เนื่องจากโมเลกุลของน้ำมีแรงดึงดูดระหว่างกันค่อนข้างสูงผ่านพันธะไฮโดรเจน น้ำจึงมีแรงตึงผิวสูงกว่าของเหลวอื่นๆ ส่วนใหญ่ (72.8 มิลลินิวตัน (mN) ต่อเมตรที่ 20 องศา) แรงตึงผิวเป็นปัจจัยสำคัญในปรากฏการณ์ของแคปิลลาริตี

ทำไมสบู่จึงทำลายแรงตึงผิวของน้ำ?

สบู่ทำลายแรงตึงผิวของน้ำเนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของสบู่ซึ่งประกอบด้วยส่วนที่ไม่ชอบน้ำ (hydrophobic) และส่วนที่ชอบน้ำ (hydrophilic) โมเลกุลของน้ำที่พื้นผิวจะสร้าง "ผิวหนัง" ขึ้นจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ส่งผลให้มีแรงตึงผิวสูง

เมื่อนำสบู่มาผสมในน้ำ ปลายโมเลกุลของสบู่ที่ไม่ชอบน้ำจะถูกผลักออกจากน้ำและดันขึ้นมาที่ผิวน้ำ ในขณะที่ปลายโมเลกุลที่ชอบน้ำจะยังคงอยู่ในน้ำ การกระทำดังกล่าวจะรบกวนแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุลของน้ำที่ผิวน้ำ ทำให้แรงตึงผิวลดลง ส่งผลให้น้ำยึดเกาะกันน้อยลงและกระจายตัวได้ง่ายขึ้น ทำให้เปียกพื้นผิวได้ดีขึ้น