ראשית – אתה צודק, והתופעה בהחלט קיימת, באמת כאשר רוחצים כלים מפלסטיק המלוכלך בשמן, בניגוד לרחיצת צלחות זכוכית, יש להשקיע מאמץ רב, ולפעמים מספר מחזורי סיבון ושטיפה כדי להסיר את השומן מהפלסטיק (ולפעמים אפילו אחרי מספר רחיצות הפלסטיק מרגיש מעט 'שמנוני' כאילו ממשיך להיות מצופה בשכבה דקיקה של שמן).
כדי להבין את הסיבה לכך, יש להבין איך עובדים סבונים (או דטרגנטים / חומרים פעילי שטח המסירים שומנים). באופן כללי, סבונים מסירים לכלוך ושומן על ידי כך שהם מאפשרים את המסתם במים.
כדי שחומרים ימסו זה בזה עליהם להיות דומים אחד לשני מהבחינה הכימית, ובעיקר מבחינת רמת ה"קוטביות החשמלית" שלהם: חומרים מקוטבים חשמלית נוטים להתמוסס היטב בתוך ממסים מקוטבים חשמלית (למשל מלח בישול, שהוא חומר מאוד מקוטב חשמלית כי בנוי מיונים, כלומר מאטומים שטעונים מטען חשמלי, נמס היטב בתוך מים שהם חומר מאוד מקוטב חשמלית) וההפך, חומרים לא מקוטבים חשמלית נוטים להתמוסס בתוך ממסים לא מקוטבים חשמלית (למשל איפור או אודם, שבנויים בעיקר מתרכובות אורגניות לא מקוטבות חשמלית, לא נמסים במים טוב, אבל נמסים מצויין בתוך שמן פארפין ("שמן תינוקות") שדומה להם מבחינת החוסר הקיטוב החשמלי, ולכן קל מאוד להסיר איפור באמצעות (עוד על מסיסות בתשובה לשאלה 'מה קובע מסיסות של חומרים'). שמן ומים שונים מאוד בקוטביות החשמלית שלהם ולכן לא מסיסים זה בזה. הסבון הוא חומר מיוחד, המולקולה של הסבון מכילה גם חלק מקוטב חשמלי (מכונה גם ראש פולארי, או ראש הידרופילי - אוהב מים) וגם חלק ארוך (מכונה זנב) ולא פולארי (מכונה גם הידורפובי - שונא מים, או ליפופילי - אוהב שמן). כפי שאפשר לראות בתמונה הבאה (החלק הפעיל בסבון):
בזכות שני חלקי המולקולה השונים – מולקולת הסבון מצליחה גם להיות מסיסה במים – וגם להמיס שומנים. השומנים נצמדים ל'זנב' הלא פולארי של הסבון (עקב כוחות משיכה חשמליים) בעוד שהראש הפולארי גורם לכל הקומפלקס (של סבון + מולקולת שומן שצמודה אליו) להיות מסיס במים.
כאשר צריך לנקות פלסטיק שמלוכלך בשמן – הסבון מתחיל להיות בבעיה, וזאת בגלל שהפלסטיקים דומים בהרכבם הכימי לשומן (ההבדל העיקרי הוא ששומנים מכילים שרשראות באורך של כ-20 אטומים מחוברים זה לזה, ולפלסטיקים השרשראות ארוכות יותר). בדיוק כמו בעקרון המסיסות, חומרים דומים זה לזה (מבחינת מולקולרית) מקיימים כוחות משיכה חזקים ביניהם ונדבקים זה לזה (ראו השאלה על פקק שעם הנדבק לקערת זכוכית). המצב שנוצר דומה לתחרות משיכת חבל בין הסבון לבין הפלסטיק: הפלסטיק מושך את השומן להיות דבוק אליו, ואילו הסבון מושך את השומן לעברו (ולעבר המסה במים), ולכן סבון צריך לעבוד יותר קשה (יותר סיבונים וקירצופים) כאשר צריך לנקות פלסטיק בהשוואה לזכוכית או מתכת (שמצופים בתחמוצות פולאריות של סיליקון או מתכות ולכן שומן נדבק אליהם בצורה הרבה יותר חלשה, בהשוואה לפלסטיק).
מימין: המבנה המולקולרי הדומה של סבון שמן ופלסטיק (הסבון והפלסטיק מתחרים מי מושך חזק יותר את השמן). תמונה משמאל: תחרות משיכת חבל בצי ארה"ב (באדיבות ויקיפדיה).
דרך אגב, על בסיס ההגיון הכימי שהוצג למעלה – הומצא ציפוי הטפלון, הטפלון שונה מבחינה כימית גם ממים וגם משמן (מצופה באטומי פלואור, F, שלא נמצאים בחומרים יומיומיים בדרך-כלל, ובעלי רמה אלקטרונית מושלמת) ולכן דבר כמעט ולא נדבק אליו.
מאת: ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.