L'azione detergente del sapone è dovuta all'azione dei sali di sodio degli acidi grassi superiori. Questi sali di sodio possono essere divisi in due parti: una parte è il gruppo idrofilo polare -COONa, che è solubile in acqua, mentre l'altra parte è il gruppo idrocarburico a catena idrofobica non polare -R, che è idrofobo e lipofilo. Quando si lavano i vestiti, la parte della catena idrofobica della molecola del sapone si dissolve nelle macchie d'olio, mentre il gruppo carbossilico idrofilo si estende nell'acqua che circonda le macchie d'olio. Le macchie d'olio sono circondate da molecole di sapone, formando emulsioni stabili. Attraverso l'agitazione meccanica e il risciacquo con acqua, le macchie d'olio e altro sporco vengono staccate, disperse in goccioline più piccole di emulsione e rimosse mediante lavaggio con acqua.
Quando il sapone viene sciolto in acqua, sulla superficie dell'acqua, il gruppo carbossilico idrofilo delle molecole di sapone tende ad entrare nelle molecole d'acqua, mentre il gruppo idrofobo della catena idrocarburica viene respinto e orientato all'esterno dell'acqua, formando una disposizione diretta delle molecole di sapone. La presenza di questo strato di sali di sodio degli acidi grassi superiori indebolisce le forze attrattive tra le molecole d'acqua sulla superficie dell'acqua, quindi il sapone può ridurre significativamente la tensione superficiale dell'acqua, rendendola un tensioattivo.
Quando la concentrazione di sapone nell'acqua è bassa, le molecole di sapone esistono in forma monomerica, con queste molecole che si aggregano sulla superficie dell'acqua: i gruppi idrofili entrano nell'acqua e i gruppi idrofobici vengono respinti fuori dall'acqua. Man mano che la concentrazione di sapone nell'acqua aumenta gradualmente, il numero di molecole di sapone raccolte sulla superficie dell'acqua aumenta, formando uno strato monomolecolare. Man mano che la concentrazione del sapone continua ad aumentare, poiché la superficie dell'acqua è già occupata, le catene di idrocarburi idrofobi all'interno delle molecole di sapone nella soluzione acquosa iniziano a riunirsi per effetto delle forze di van der Waals, mentre i gruppi carbossilici idrofili si avvolgono all'esterno, formando particelle aggregate di dimensioni colloidali note come micelle.
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