T3. THE CHEMISTRY OF SOAP By Fredric M Menger, Emory University, USA

Have you ever wondered why ordinary water will not clean a greasy cooking pan, but soapy water will remove the grease and clean the pan? How does soap do this?
To understand soap one must know two main things: (1) Hydrocarbon (substances with only hydrogen and carbon often existing in long chains) will not dissolve in water. For example, gasoline, a hydrocarbon, will not mix with water. And edible oil, which is mainly hydrocarbon, will not mix with vinegar which is mainly water. (2) On the other hand, table salt is very soluble in water because it consists of two small parts each of which has a charge (Na+ Cl- ). Water likes to dissolve things with + or - charges. With these two facts, we can now understand how soap works.
Soap consists of a long hydrocarbon chain attached to a group that has a charge. Now when a soap molecule is exposed to water, the molecule has a problem because the hydrocarbon chain wants to avoid water, whereas the group with a charge wants to dissolve in the water. If a droplet of oil or fat is around, as with a greasy cooking pan, then the soap molecule solves the problem by inserting its hydrocarbon chain into the oil droplet. A picture of soap molecules penetrating an oil droplet is seen above. As can be seen, the soap molecule is now happy because its chains are in the oil droplet away from water, and the negative ( - ) charges are now on the outside in the water surrounding the oil droplet. But now the oil droplet is much more soluble in water because the droplet surface is covered with water-loving negative charges. As a result, the oil droplet is washed away when cleaning a greasy pan with soapy water. This is chemistry in action!

A QUÍMICA DO SABÃO
Fredric M. Menger, Emory University, USA

Você alguma vez se perguntou por que água pura não limpa uma panela gordurosa de cozinha? Porém, a água com sabão remove a gordura e limpa a panela? Como o sabão faz isso?

Para entender o sabão nós devemos saber, principalmente, dois fatos: (1) Os hidrocarbonetos (substâncias que contém somente hidrogênio e carbono, muitas vezes, formam compostos de cadeias longas) não se dissolvem em água. Por exemplo, gasolina, um hidrocarboneto, não se mistura com água. Ainda, óleo comestível, o qual é principalmente hidrocarboneto, não se mistura com vinagre que é, principalmente, água. (2) Por outro lado, sal de mesa é muito solúvel em água porque é formado de duas pequenas partes, onde cada uma delas tem uma carga (Na+ Cl-). A água gosta de dissolver coisas com cargas + ou -. Com estes dois fatos, nós podemos entender como os sabões funcionam.

Os sabões são formados por uma longa cadeia de hidrocarbonetos unida a um grupo que tem uma carga. Então, quando uma molécula de sabão é exposta a água, a molécula tem um problema porque a cadeia de hidrocarbonetos quer evitar a água, enquanto que o grupo carregado quer dissolver-se na água. Se uma gotícula de óleo ou gordura está presente, como no caso da panela de cozinha, a molécula de sabão soluciona seu problema colocando sua cadeia de hidrocarboneto dentro da gotícula de óleo. Uma imagem das moléculas de sabão, penetrando uma gota de óleo é mostrada acima. Como pode ser visto, as moléculas de sabão estão felizes porque suas cadeias de hidrocarbonetos estão na gotícula de óleo, longe da água e, as cargas negativas (- ) estão agora na parte externa, rodeando a gotícula, em contato com a água. Mas, agora a gotícula de óleo é muito mais solúvel em água, porque a superfície desta gota está coberta com cargas negativas, que amam a água. Como resultado, a gota de óleo é retirada, facilmente, quando lavamos uma panela engordurada com uma água que contêm sabão. Isto é química em ação!

LA QUÍMICA DEL JABÓN
Fredric M. Menger, Emory University, USA
Traducción por Elsa Abuin y Eduardo Lissi, Universidad de Santiago de Chile, Chile

Usted alguna vez se preguntó ¿por qué el agua pura no limpia un paño de cocina que está engrasado? ¿Por qué el agua con jabón remueve la grasa y limpia el paño? ¿Cómo hace eso el jabón?

Para entender al jabón debemos saber fundamentalmente dos cosas: (1) Los hidrocarburos (sustancias que contienen sólo hidrógeno y carbono y que frecuentemente existen con cadenas largas) no se disuelven en agua. Por ejemplo, la gasolina que es un hidrocarburo no se mezcla con el agua. El aceite comestible, que es principalmente un hidrocarburo, no se mezcla con el vinagre que es fundamentalmente agua. (2) Por otro lado, la sal de mesa es muy soluble en agua porque está formada por dos pequeñas partes, cada una de las cuales posee una carga (Na+ Cl-). Al agua le gusta disolver especies con carga + o -. Con estas dos cosas podemos entender cómo funcionan los jabones.

Los jabones están formados por una cadena de hidrocarburo larga que está unida a un grupo que tiene una carga. Entonces, cuando una molécula de jabón se expone al agua tiene un problema, porque la cadena de hidrocarburo quiere evitar al agua, mientras que el grupo cargado se quiere disolver en el agua. Cuando está presente una gota de aceite o grasa, como en el caso del paño de cocina, la molécula soluciona su problema colocando la cadena de hidrocarburo dentro de la gota de aceite o de la grasa. Una imagen de las moléculas de jabón penetrando una gota de aceite se muestra en la figura que está más arriba. Como se puede ver, las moléculas de jabón se encuentran ahora felices porque sus cadenas de hidrocarburo están en la gota de aceite lejos del agua, y las cargas negativas (-) están rodeando la gota, en contacto con el agua. Pero, ahora la gotita de aceite se volvió más soluble en agua porque su superficie está cubierta con los grupos que tienen las cargas negativas a los cuales les gusta el agua. Como resultado, la gota de aceite (o la grasa) es retirada del paño fácilmente cuando lo lavamos con agua que contiene jabón. Esto es química en acción!