Netko je u školi imao sreće na satu kemije ne samo da piše dosadne testove i izračuna molarnu masu ili naznači valenciju, već i da gleda kako učitelj provodi eksperimente. Uvijek je u sklopu eksperimenta, kao magijom, tekućine u epruvetama nepredvidivo mijenjale boju, a nešto drugo moglo bi eksplodirati ili lijepo izgorjeti. Možda ne tako spektakularni, ali ipak zanimljivi eksperimenti u kojima se koriste hidrofilne i hidrofobne tvari. Usput, što su i zašto su znatiželjni?
Fizička svojstva
Na satu kemije, prolazeći kroz sljedeći element iz periodnog sustava, kao i sve osnovne tvari, nužno smo razgovarali o njihovim različitim karakteristikama. Posebno su se dotakla njihova fizikalna svojstva: gustoća, agregatno stanje u normalnim uvjetima, talište i vrelište, tvrdoća, boja, električna vodljivost, toplinska vodljivost i mnoga druga. Ponekad se govorilo o takvim karakteristikama kao što su hidrofobnost ili hidrofilnost, međutim, u pravilu, ne govore o tome zasebno. U međuvremenu, ovo je prilično zanimljiva skupina tvari koje se lako mogu susresti u svakodnevnom životu. Dakle, nije na odmetsaznat ćemo više o njima.
Hidrofobne tvari
Primjeri 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, budući da mu je gustoća manja. Ali zašto je to i koje druge hidrofobne tvari postoje?
Obično ova skupina uključuje masti, neke proteine i nukleinske kiseline, kao i silikone. Naziv tvari dolazi od grčkih riječi hydor - voda i phobos - strah, ali to ne znači da se molekule 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, i dalje je adsorbiraju, iako u zanemarivim količinama. U praksi, kontakt takvog materijala s H2O izgleda kao film ili kapljice, ili tekućina ostaje na površini i poprima oblik lopte, budući da ima najmanju površine i pruža minimalan kontakt.
Hidrofobna svojstva objašnjavaju se kemijskom strukturom određenih tvari. To je zbog niske privlačnosti prema molekuli vode, kao što se događa, na primjer, s ugljikovodicima.
Hidrofilne tvari
Ime ove grupe, kao što možete pretpostaviti, također dolazi od grčkih riječi. Ali u ovom slučaju, drugi dio filije je ljubav, a to savršeno karakterizira odnos takvih tvari s vodom -potpuno "međusobno razumijevanje" i izvrsnu topljivost. Ova skupina, koja se ponekad naziva i "polarna", uključuje jednostavne alkohole, šećere, aminokiseline itd. Sukladno tome, imaju takve karakteristike, budući da imaju visoku energiju privlačenja molekule vode. Strogo govoreći, zapravo, sve su tvari hidrofilne u većoj ili manjoj mjeri.
Amfifilnost
Događa li se da hidrofobne tvari mogu istovremeno imati hidrofilna svojstva? Ispostavilo se da da! Ova skupina tvari naziva se 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 s vodom stvaraju različite supramolekularne strukture: monoslojeve, liposome, micele, dvoslojne membrane, vezikule itd. U ovom slučaju ispada da su polarne skupine orijentirane prema tekućini.
Značenje i primjena u životu
Osim interakcije vode i ulja, postoji mnogo dokaza da se hidrofobne tvari nalaze gotovo posvuda. Dakle, čiste površine metala, poluvodiča, kao i životinjska koža, lišće biljaka, hitinski pokrov od insekata imaju slična svojstva.
U prirodi su obje vrste tvari važne. Dakle, hidrofili se koriste u transportu hranjivih tvari u životinjskim i biljnim organizmima, krajnjim proizvodimarazmjene također se izlučuju pomoću otopina bioloških tekućina. Nepolarne tvari su od velike važnosti u stvaranju staničnih membrana selektivne propusnosti. Zato takva svojstva igraju važnu ulogu u tijeku bioloških procesa.
Posljednjih godina znanstvenici razvijaju sve više novih hidrofobnih tvari, s kojima je moguće zaštititi različite materijale od vlaženja i onečišćenja, stvarajući tako ravnomjerne samočisteće površine. Odjeća, metalni proizvodi, građevinski materijali, automobilsko staklo - mnoga su područja primjene. Daljnje proučavanje ove teme dovest će do razvoja multifobičnih tvari koje će postati osnova za površine koje odbijaju prljavštinu. Izradom takvih materijala ljudi mogu uštedjeti vrijeme, novac i resurse, a također će biti moguće smanjiti stupanj onečišćenja prirode sredstvima za čišćenje. Dakle, daljnji razvoj će svima koristiti.
