Neko je u školi imao sreće na času hemije ne samo da piše dosadne testove i izračuna molarnu masu ili naznači valenciju, već i da gleda kako nastavnik sprovodi eksperimente. Neprekidno, u okviru eksperimenta, kao magijom, tečnosti u epruvetama nepredvidivo su menjale boju, a nešto drugo bi moglo eksplodirati ili lepo izgoreti. Možda ne tako spektakularni, ali ipak zanimljivi eksperimenti u kojima se koriste hidrofilne i hidrofobne tvari. Usput, šta su i zašto su radoznali?
Fizička svojstva
Na časovima hemije, prolazeći kroz sledeći element iz periodnog sistema, kao i sve osnovne supstance, obavezno smo pričali o njihovim različitim karakteristikama. Posebno su se dotakla njihova fizička svojstva: gustina, agregatno stanje u normalnim uslovima, tačke topljenja i ključanja, tvrdoća, boja, električna provodljivost, toplotna provodljivost i mnoge druge. Ponekad se govorilo o takvim karakteristikama kao što su hidrofobnost ili hidrofilnost, međutim, u pravilu, o tome se ne govori zasebno. U međuvremenu, ovo je prilično zanimljiva grupa supstanci koje se lako mogu susresti u svakodnevnom životu. Dakle, nije na odmetsaznat ćemo više o njima.
Hidrofobne supstance
Primeri se lako mogu uzeti iz života. Dakle, ne možete miješati vodu s uljem - to svi znaju. Jednostavno se ne otapa, već ostaje plutati kao mjehurići ili film na površini, jer je njegova gustoća manja. Ali zašto je ovo i koje druge hidrofobne supstance postoje?
Obično ova grupa uključuje masti, neke proteine i nukleinske kiseline, kao i silikone. Naziv supstanci potiče od grčkih reči hydor - voda i phobos - strah, ali to ne znači da se molekuli boje. Samo što su malo ili potpuno netopivi, zovu se i nepolarni. Apsolutna hidrofobnost ne postoji, čak i one tvari koje, čini se, uopće ne stupaju u interakciju s vodom, ipak je adsorbiraju, iako u zanemarivim količinama. U praksi, kontakt takvog materijala sa H2O izgleda kao film ili kapljice, ili tečnost ostaje na površini i poprima oblik lopte, jer ima najmanju površine i pruža minimalan kontakt.
Hidrofobna svojstva se objašnjavaju hemijskom strukturom određenih supstanci. To je zbog niske privlačnosti prema molekuli vode, kao što se dešava, na primjer, sa ugljovodonicima.
Hidrofilne supstance
Ime ove grupe, kao što možete pretpostaviti, također dolazi od grčkih riječi. Ali u ovom slučaju, drugi dio filije je ljubav, i to savršeno karakterizira odnos takvih tvari s vodom -potpuno "međusobno razumevanje" i odlična rastvorljivost. Ova grupa, koja se ponekad naziva i "polarna", uključuje jednostavne alkohole, šećere, aminokiseline itd. Shodno tome, imaju takve karakteristike, jer imaju visoku energiju privlačenja molekula vode. Strogo govoreći, zapravo, sve supstance su hidrofilne u većoj ili manjoj mjeri.
Amphiphilicity
Da li se dešava da hidrofobne supstance mogu istovremeno imati hidrofilna svojstva? Ispostavilo se da da! Ova grupa supstanci se naziva difilna ili amfifilna. Ispada da ista molekula u svojoj strukturi može imati i topljive - polarne i vodoodbojne - nepolarne elemente. Takva svojstva, na primjer, imaju neki proteini, lipidi, surfaktanti, polimeri i peptidi. U interakciji sa vodom formiraju različite supramolekularne strukture: monoslojeve, liposome, micele, dvoslojne membrane, vezikule, itd. U ovom slučaju se ispostavlja da su polarne grupe orijentisane prema tečnosti.
Značenje i primjena u životu
Pored interakcije vode i ulja, postoji mnogo dokaza da se hidrofobne supstance nalaze skoro svuda. Dakle, čiste površine od metala, poluprovodnika, kao i životinjska koža, listovi biljaka, chitin pokrivač insekata imaju slična svojstva.
U prirodi su obe vrste supstanci važne. Tako se hidrofili koriste u transportu nutrijenata u životinjskim i biljnim organizmima, krajnjim proizvodimarazmjene se također izlučuju pomoću rastvora bioloških tečnosti. Nepolarne supstance su od velikog značaja u formiranju ćelijskih membrana sa selektivnom propusnošću. Zbog toga ova svojstva igraju važnu ulogu u toku bioloških procesa.
Poslednjih godina naučnici razvijaju sve više novih hidrofobnih supstanci, pomoću kojih je moguće zaštititi različite materijale od vlaženja i kontaminacije, stvarajući tako ravnomerne površine koje se samo čiste. Odjeća, metalni proizvodi, građevinski materijali, automobilsko staklo - postoji mnogo područja primjene. Daljnje proučavanje ove teme će dovesti do razvoja multifobičnih supstanci koje će postati osnova za površine koje odbijaju prljavštinu. Stvaranjem takvih materijala ljudi mogu uštedjeti vrijeme, novac i resurse, a moći će se smanjiti i stepen zagađenja prirode sredstvima za čišćenje. Dakle, dalji razvoj će koristiti svima.
