Што такое гідрафобныя рэчывы?

Сёе-каму ў школе пашанцавала на ўроках хіміі не толькі пісаць сумныя кантрольныя і вылічаць малярная маса або паказваць валентнасць, але і глядзець на тое, як настаўнік праводзіць доследы. Нязменна ў рамках эксперыменту як па чараўніцтве вадкасці ў прабірках непрадказальна мянялі колер, а яшчэ што-небудзь магло падарвацца або прыгожа згарэць. Мабыць, не так эфектныя, але ўсё роўна цікавыя досведы, у якіх выкарыстоўваюцца гідрафільныя і гідрафобныя рэчывы. Дарэчы, што гэта і чым яны цікаўныя?

фізічныя ўласцівасці

На ўроках хіміі, праходзячы чарговы элемент з перыядычным табліцы, а таксама ўсе асноўныя рэчывы, абавязкова ішла гаворка аб іх розных характарыстыках. У тым ліку закраналіся іх фізічныя ўласцівасці: шчыльнасць, агрэгатны стан у нармальных умовах, тэмпература плаўлення і кіпення, цвёрдасць, колер, электраправоднасць, цеплаправоднасць і многія іншыя. Часам ішла гаворка аб такіх характарыстыках, як гідрафобнасць або гідрафільнасць, аднак асобна, як правіла, пра гэта не гавораць. Між тым гэта дастаткова цікавая група рэчываў, з якой лёгка можна сутыкнуцца ў паўсядзённым жыцці. Так што нялішнім будзе даведацца пра іх больш.

гідрафобныя рэчывы

Прыклады лёгка можна ўзяць з жыцця. Так, нельга змяшаць ваду з маслам - гэта вядома ўсім. Яно проста не раствараецца, а застаецца плаваць бурбалкамі або плёнкай на паверхні, паколькі яго шчыльнасць менш. Але чаму так і якія існуюць яшчэ гідрафобныя рэчывы?

Звычайна да гэтай групы адносяць тлушчы, некаторыя вавёркі і нуклеінавыя кіслаты, а таксама сіліконы. Назва рэчываў паходзіць ад грэчаскіх слоў hydor - вада і phobos - страх, але гэта не значыць, што малекулы баяцца. Проста яны з'яўляюцца мала або зусім нерастваральнымі, іх яшчэ называюць Непалярныя. Абсалютнай гідрафобнымі не бывае, нават тыя рэчывы, якія, здавалася б, зусім не ўзаемадзейнічаюць з вадой, усё ж такі адсарбуе яе, хоць і ў нікчэмных колькасцях. На практыцы ж кантакт такога матэрыялу з H ₂ O выглядае ў выглядзе плёнкі або кропелек, альбо вадкасць застаецца на паверхні і прымае форму шара, паколькі ён мае найменшую плошчу паверхні і забяспечваюць мінімальны кантакт.

Гідрафобныя ўласцівасці тлумачацца хімічнай структурай тых ці іншых рэчываў. Гэта звязана з нізкім паказчыкам прыцягнення да малекуле вады, як гэта адбываецца, напрыклад, з вуглевадародамі.

гідрафільныя рэчывы

Назва гэтай групы, як ужо нескладана здагадацца, таксама паходзіць ад грэчаскіх слоў. Але ў дадзеным выпадку другая частка philia - каханне, і гэта выдатна характарызуе адносіны такіх рэчываў з вадой - поўнае "паразуменне" і выдатная растваральнасць. У гэтую групу, часам званую "палярнай", ставяцца простыя спірты, цукру, амінакіслоты і т. Д. Адпаведна, яны валодаюць такімі характарыстыкамі, паколькі маюць высокую энергію прыцягнення да малекулы вады. Строга кажучы, наогул-то ўсё рэчывы з'яўляюцца гідрафільнай ў большай ці меншай ступені.

Амфифильность

А ці бывае так, што гідрафобныя рэчывы могуць адначасова мець і гідрафільныя ўласцівасці? Аказваецца, да! Гэтую групу рэчываў называюць дифильными, або амфифильными. Аказваецца, адна і тая ж малекула можа мець у сваёй структуры як растваральныя - палярныя, так і воданепрымальныя - непалярныя элементы. Такімі ўласцівасцямі, напрыклад, валодаюць некаторыя вавёркі, ліпіды, павярхоўна-актыўныя рэчывы, палімеры і пептыды. Пры ўзаемадзеянні з вадой яны ўтвараюць розныя надмолекулярные структуры: монослоя, липосомы, міцэлы, бислойные мембраны, везікулы і т. Д. Палярныя групы пры гэтым аказваюцца арыентаванымі да вадкасці.

Значэнне і прымяненне ў жыцці

Акрамя ўзаемадзеяння вады і масла, можна знайсці нямала пацверджанняў таму, што гідрафобныя рэчывы сустракаюцца ці ледзь не паўсюдна. Так, чыстыя паверхні металаў, паўправаднікоў, а таксама скура жывёл, лісце раслін, хітынавы покрыва насякомых валодаюць падобнымі ўласцівасцямі.

У прыродзе абодва выгляду рэчываў маюць важнае значэнне. Так, гідрофіліі выкарыстоўваюцца ў транспарце пажыўных рэчываў у арганізмах жывёл і раслін, канчатковыя прадукты абмену таксама выводзяцца пры дапамозе раствораў біялагічных вадкасцяў. Непалярныя рэчывы ж маюць сур'ёзнае значэнне ў фарміраванні клеткавых мембран, якія маюць выбарчую пранікальнасць. Менавіта таму падобныя ўласцівасці гуляюць важную ролю ў праходжанні біялагічных працэсаў.

У апошнія гады навукоўцы распрацоўваюць усе новыя гідрафобныя рэчывы, пры дапамозе якіх можна абараніць розныя матэрыялы ад змочвання і забруджвання, ствараючы такім чынам нават самаачышчацца паверхні. Адзенне, металічныя вырабы, будматэрыялы, аўтамабільныя шкла - сфер прымянення мноства. Далейшае вывучэнне гэтай тэмы прывядзе да распрацоўкі мультифобных рэчываў, якія стануць асновай для грязеотталкивающих паверхняў. Стварыўшы падобныя матэрыялы, людзі змогуць зэканоміць час, сродкі і рэсурсы, а таксама з'явіцца магчымасць знізіць ступень забруджвання прыроды чысцяць сродкамі. Так што далейшыя распрацоўкі пойдуць на карысць усім.