Nogen i skolen var heldige i kemitimerne, ikke kun at skrive kedelige tests og beregne molær masse eller angive valens, men også at se, hvordan læreren udfører eksperimenter. Uvægerligt, som en del af eksperimentet, som ved et trylleslag, skiftede væskerne i reagensglassene uforudsigeligt farve, og noget andet kunne eksplodere eller brænde smukt. Måske ikke så spektakulære, men stadig interessante eksperimenter, hvor hydrofile og hydrofobe stoffer bruges. Hvad er de forresten, og hvorfor er de nysgerrige?
Fysiske egenskaber
I kemitimerne, hvor vi gennemgik det næste element fra det periodiske system, såvel som alle de grundlæggende stoffer, t alte vi nødvendigvis om deres forskellige egenskaber. Især deres fysiske egenskaber blev berørt: tæthed, aggregeringstilstand under normale forhold, smelte- og kogepunkter, hårdhed, farve, elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne og mange andre. Nogle gange blev der t alt om sådanne egenskaber som hydrofobicitet eller hydrofilicitet, men som regel taler de ikke om dette separat. I mellemtiden er dette en ret interessant gruppe af stoffer, som man let kan støde på i hverdagen. Så det er ikke malplaceretvil lære mere om dem.
Hydrofobe stoffer
Eksempler kan nemt tages fra livet. Så du kan ikke blande vand med olie - alle ved dette. Det opløses simpelthen ikke, men forbliver svævende som bobler eller en hinde på overfladen, da dens tæthed er mindre. Men hvorfor er dette, og hvilke andre hydrofobe stoffer findes der?
Norm alt inkluderer denne gruppe fedtstoffer, nogle proteiner og nukleinsyrer samt silikoner. Stoffernes navn stammer fra de græske ord hydor - vand og phobos - frygt, men det betyder ikke, at molekylerne er bange. Det er bare, at de er lidt eller helt uopløselige, de kaldes også ikke-polære. Absolut hydrofobicitet eksisterer ikke, selv de stoffer, der tilsyneladende slet ikke interagerer med vand, adsorberer det stadig, omend i ubetydelige mængder. I praksis ligner et sådant materiales kontakt med H2O en film eller dråber, eller væsken forbliver på overfladen og tager form af en kugle, da den har den mindste overfladeareal og giver minimal kontakt.
Hydrofobe egenskaber forklares af den kemiske struktur af visse stoffer. Dette skyldes den lave tiltrækning af vandmolekylet, som det f.eks. sker med kulbrinter.
Hydrofile stoffer
Navnet på denne gruppe, som du måske kan gætte, kommer også fra græske ord. Men i dette tilfælde er den anden del af philia kærlighed, og dette karakteriserer perfekt forholdet mellem sådanne stoffer og vand -fuldstændig "gensidig forståelse" og fremragende opløselighed. Denne gruppe, nogle gange kaldet "polær", omfatter simple alkoholer, sukkerarter, aminosyrer osv. Følgelig har de sådanne egenskaber, da de har en høj tiltrækningsenergi til vandmolekylet. Strengt taget er faktisk alle stoffer hydrofile i større eller mindre grad.
Amfifilicitet
Hænder det, at hydrofobe stoffer samtidig kan have hydrofile egenskaber? Det viser sig ja! Denne gruppe af stoffer kaldes difile eller amfifile. Det viser sig, at det samme molekyle i sin struktur kan have både opløselige - polære og vandafvisende - ikke-polære grundstoffer. Sådanne egenskaber har for eksempel nogle proteiner, lipider, overfladeaktive stoffer, polymerer og peptider. Når de interagerer med vand danner de forskellige supramolekylære strukturer: monolag, liposomer, miceller, dobbeltlagsmembraner, vesikler osv. I dette tilfælde viser polære grupper sig at være orienteret mod væsken.
Mening og anvendelse i livet
Ud over vekselvirkningen mellem vand og olie er der mange beviser på, at hydrofobe stoffer findes næsten over alt. Så rene overflader af metaller, halvledere, såvel som dyrehud, planteblade, insektkitindæksel har lignende egenskaber.
I naturen er begge slags stoffer vigtige. Hydrofiler bruges således til transport af næringsstoffer i dyre- og planteorganismer, slutprodukterudveksling udskilles også ved hjælp af opløsninger af biologiske væsker. Ikke-polære stoffer har stor betydning ved dannelsen af cellemembraner med selektiv permeabilitet. Det er grunden til, at sådanne egenskaber spiller en vigtig rolle i løbet af biologiske processer.
I de seneste år har forskere udviklet flere og flere nye hydrofobe stoffer, med hvilke det er muligt at beskytte forskellige materialer mod befugtning og forurening og dermed skabe ensartede selvrensende overflader. Beklædning, metalprodukter, byggematerialer, bilglas - der er mange anvendelsesområder. Yderligere undersøgelse af dette emne vil føre til udviklingen af multifobe stoffer, der vil blive grundlaget for smudsafvisende overflader. Ved at skabe sådanne materialer kan mennesker spare tid, penge og ressourcer, og det vil også være muligt at reducere graden af forurening af naturen med rengøringsmidler. Så yderligere udvikling vil gavne alle.
