Cineva de la școală a avut norocul la ora de chimie nu doar să scrie teste plictisitoare și să calculeze masa molară sau să indice valența, ci și să urmărească modul în care profesorul conduce experimentele. Invariabil, ca parte a experimentului, ca prin magie, lichidele din eprubete își schimbau culoarea în mod imprevizibil, iar altceva putea exploda sau arde frumos. Poate nu chiar atât de spectaculoase, dar totuși interesante experimente în care se folosesc substanțe hidrofile și hidrofobe. Apropo, ce sunt și de ce sunt curioși?
Proprietăți fizice
La lecțiile de chimie, parcurgând următorul element din tabelul periodic, precum și toate substanțele de bază, am vorbit neapărat despre diferitele lor caracteristici. În special, au fost atinse proprietățile lor fizice: densitatea, starea de agregare în condiții normale, punctele de topire și de fierbere, duritatea, culoarea, conductibilitatea electrică, conductibilitatea termică și multe altele. Uneori s-a vorbit despre caracteristici precum hidrofobicitatea sau hidrofilitatea, totuși, de regulă, ei nu vorbesc despre acest lucru separat. Între timp, acesta este un grup destul de interesant de substanțe care pot fi întâlnite cu ușurință în viața de zi cu zi. Deci nu este deplasatva afla mai multe despre ei.
Substanțe hidrofobe
Exemplele pot fi luate cu ușurință din viață. Deci, nu puteți amesteca apa cu ulei - toată lumea știe acest lucru. Pur și simplu nu se dizolvă, ci rămâne plutind ca bule sau o peliculă la suprafață, deoarece densitatea sa este mai mică. Dar de ce există aceasta și ce alte substanțe hidrofobe există?
De obicei, acest grup include grăsimi, unele proteine și acizi nucleici, precum și siliconi. Numele substanțelor provine de la cuvintele grecești hydor - apă și phobos - frică, dar asta nu înseamnă că moleculele se tem. Doar că sunt puțin sau complet insolubile, se mai numesc și nepolare. Hidrofobicitatea absolută nu există, nici măcar acele substanțe care, s-ar părea, nu interacționează deloc cu apa, totuși o adsorb, deși în cantități neglijabile. În practică, contactul unui astfel de material cu H2O arată ca o peliculă sau picături, sau lichidul rămâne la suprafață și ia forma unei mingi, deoarece are cea mai mică suprafață și asigură un contact minim.
Proprietățile hidrofobe se explică prin structura chimică a anumitor substanțe. Acest lucru se datorează atracției reduse față de molecula de apă, așa cum se întâmplă, de exemplu, cu hidrocarburile.
substanțe hidrofile
Numele acestui grup, după cum ați putea ghici, provine și din cuvinte grecești. Dar în acest caz, a doua parte a philia este dragostea, iar aceasta caracterizează perfect relația unor astfel de substanțe cu apa -„înțelegere reciprocă” completă și solubilitate excelentă. Acest grup, numit uneori „polar”, include alcooli simpli, zaharuri, aminoacizi etc. Prin urmare, au astfel de caracteristici, deoarece au o energie mare de atracție față de molecula de apă. Strict vorbind, de fapt, toate substanțele sunt hidrofile într-o măsură mai mare sau mai mică.
Amfifilicitate
Se întâmplă ca substanțele hidrofobe să aibă simultan proprietăți hidrofile? Se dovedește că da! Acest grup de substanțe se numește difil sau amfifil. Se pare că aceeași moleculă poate avea în structura sa atât elemente solubile - polare, cât și hidrofuge - nepolare. Astfel de proprietăți, de exemplu, au unele proteine, lipide, agenți tensioactivi, polimeri și peptide. Atunci când interacționează cu apa, ele formează diverse structuri supramoleculare: monostraturi, lipozomi, micelii, membrane cu două straturi, vezicule etc. În acest caz, grupările polare se dovedesc a fi orientate spre lichid.
Sens și aplicare în viață
Pe lângă interacțiunea dintre apă și ulei, există o mulțime de dovezi că substanțele hidrofobe se găsesc aproape peste tot. Așadar, suprafețele curate de metale, semiconductori, precum și pielea animalelor, frunzele plantelor, acoperirea cu chitină de insecte au proprietăți similare.
În natură, ambele tipuri de substanțe sunt importante. Astfel, hidrofilele sunt folosite în transportul nutrienților în organismele animale și vegetale, produse finiteschimburile sunt de asemenea excretate folosind soluții de fluide biologice. Substantele nepolare au o mare importanta in formarea membranelor celulare cu permeabilitate selectiva. De aceea, astfel de proprietăți joacă un rol important în cursul proceselor biologice.
În ultimii ani, oamenii de știință au dezvoltat din ce în ce mai multe substanțe hidrofobe noi, cu ajutorul cărora este posibilă protejarea diferitelor materiale de umezire și contaminare, creând astfel suprafețe chiar și cu autocurățare. Îmbrăcăminte, produse metalice, materiale de construcție, sticlă auto - există multe domenii de aplicare. Studierea ulterioară a acestui subiect va duce la dezvoltarea unor substanțe multifobe care vor deveni baza pentru suprafețele care resping murdăria. Prin crearea unor astfel de materiale, oamenii pot economisi timp, bani și resurse și, de asemenea, se va putea reduce gradul de poluare a naturii cu produse de curățare. Deci, evoluțiile ulterioare vor aduce beneficii tuturor.
