Någon i skolan hade turen i kemilektionen att inte bara skriva tråkiga prov och beräkna molarmassa eller ange valens, utan också se hur läraren utför experiment. Alltid, som en del av experimentet, som genom ett trollslag, ändrade vätskorna i provrören oförutsägbart färg, och något annat kunde explodera eller brinna vackert. Kanske inte så spektakulära, men ändå intressanta experiment där hydrofila och hydrofoba ämnen används. Förresten, vad är de och varför är de nyfikna?
Fysiska egenskaper
I kemilektioner, genom att gå igenom nästa element från det periodiska systemet, såväl som alla grundläggande ämnen, pratade vi nödvändigtvis om deras olika egenskaper. I synnerhet berördes deras fysikaliska egenskaper: densitet, aggregationstillstånd under normala förhållanden, smält- och kokpunkter, hårdhet, färg, elektrisk ledningsförmåga, värmeledningsförmåga och många andra. Ibland talades det om sådana egenskaper som hydrofobicitet eller hydrofilicitet, men som regel pratar de inte om detta separat. Samtidigt är detta en ganska intressant grupp av ämnen som lätt kan stötas på i vardagen. Så det är inte malplaceratkommer att lära dig mer om dem.
Hydrofoba ämnen
Exempel kan lätt hämtas från livet. Så du kan inte blanda vatten med olja - alla vet detta. Det löser sig helt enkelt inte utan förblir flytande som bubblor eller en film på ytan, eftersom dess densitet är mindre. Men varför är detta och vilka andra hydrofoba ämnen finns?
Vanligtvis inkluderar denna grupp fetter, vissa proteiner och nukleinsyror, samt silikoner. Namnet på ämnena kommer från de grekiska orden hydor - vatten och fobos - rädsla, men det betyder inte att molekylerna är rädda. Det är bara det att de är lite eller helt olösliga, de kallas också opolära. Absolut hydrofobicitet existerar inte, även de ämnen som, det verkar, inte interagerar med vatten alls, adsorberar det fortfarande, om än i försumbara mängder. I praktiken ser kontakten av ett sådant material med H2O ut som en film eller droppar, eller så blir vätskan kvar på ytan och tar formen av en boll, eftersom den har den minsta ytarea och ger minimal kontakt.
Hydrofoba egenskaper förklaras av den kemiska strukturen hos vissa ämnen. Detta beror på den låga attraktionen till vattenmolekylen, som till exempel sker med kolväten.
Hydrofila ämnen
Namnet på den här gruppen, som du kanske kan gissa, kommer också från grekiska ord. Men i det här fallet är den andra delen av philia kärlek, och detta kännetecknar perfekt förhållandet mellan sådana ämnen och vatten -fullständig "ömsesidig förståelse" och utmärkt löslighet. Denna grupp, ibland kallad "polär", inkluderar enkla alkoholer, sockerarter, aminosyror, etc. Följaktligen har de sådana egenskaper, eftersom de har en hög attraktionsenergi till vattenmolekylen. Strängt taget är faktiskt alla ämnen hydrofila i större eller mindre utsträckning.
Amfifilicitet
Händer det att hydrofoba ämnen samtidigt kan ha hydrofila egenskaper? Det visar sig ja! Denna grupp av ämnen kallas difila eller amfifila. Det visar sig att samma molekyl i sin struktur kan ha både lösliga - polära och vattenavvisande - opolära grundämnen. Sådana egenskaper har till exempel vissa proteiner, lipider, ytaktiva ämnen, polymerer och peptider. När de interagerar med vatten bildar de olika supramolekylära strukturer: monolager, liposomer, miceller, dubbelskiktsmembran, vesiklar etc. I det här fallet visar sig polära grupper vara orienterade mot vätskan.
Mening och tillämpning i livet
Förutom växelverkan mellan vatten och olja finns det många bevis för att hydrofoba ämnen finns nästan överallt. Så, rena ytor av metaller, halvledare, såväl som djurhud, växtblad, insektskitinskydd har liknande egenskaper.
I naturen är båda typerna av ämnen viktiga. Således används hydrofiler vid transport av näringsämnen i djur- och växtorganismer, slutprodukterutbyte utsöndras också med hjälp av lösningar av biologiska vätskor. Icke-polära ämnen har stor betydelse vid bildandet av cellmembran med selektiv permeabilitet. Det är därför sådana egenskaper spelar en viktig roll i förloppet av biologiska processer.
Under de senaste åren har forskare utvecklat fler och fler nya hydrofoba ämnen, med vilka det är möjligt att skydda olika material från vätning och kontaminering och på så sätt skapa jämna självrengörande ytor. Kläder, metallprodukter, byggmaterial, bilglas - det finns många användningsområden. Ytterligare studier av detta ämne kommer att leda till utvecklingen av multifoba ämnen som kommer att bli grunden för smutsavvisande ytor. Genom att skapa sådana material kan människor spara tid, pengar och resurser, och det blir också möjligt att minska graden av förorening av naturen med rengöringsmedel. Så vidare utveckling kommer alla att gynna.
