Kažkam mokykloje chemijos pamokoje pasisekė ne tik rašyti nuobodžius testus ir skaičiuoti molinę masę ar nurodyti valentiškumą, bet ir stebėti, kaip mokytoja atlieka eksperimentus. Neabejotinai, atliekant eksperimentą, tarsi burtų keliu, skysčiai mėgintuvėliuose nenuspėjamai pakeitė spalvą ir kažkas galėjo gražiai sprogti ar sudegti. Galbūt ne tokie įspūdingi, bet vis tiek įdomūs eksperimentai, kuriuose naudojamos hidrofilinės ir hidrofobinės medžiagos. Beje, kas tai yra ir kodėl jiems įdomu?
Fizikinės savybės
Chemijos pamokose, eidami per kitą periodinės lentelės elementą, taip pat visas pagrindines medžiagas, būtinai kalbėjome apie įvairias jų savybes. Visų pirma buvo paliečiamos jų fizinės savybės: tankis, agregacijos būsena normaliomis sąlygomis, lydymosi ir virimo temperatūra, kietumas, spalva, elektros laidumas, šilumos laidumas ir daugelis kitų. Kartais buvo kalbama apie tokias savybes kaip hidrofobiškumas ar hidrofiliškumas, tačiau, kaip taisyklė, apie tai atskirai nekalbama. Tuo tarpu tai gana įdomi medžiagų grupė, su kuria nesunkiai galima susidurti kasdieniame gyvenime. Taigi tai ne iš vietossužinos apie juos daugiau.
Hidrofobinės medžiagos
Pavyzdžius galima nesunkiai paimti iš gyvenimo. Taigi, jūs negalite maišyti vandens su aliejumi - visi tai žino. Jis tiesiog netirpsta, o lieka plūduriuoti kaip burbuliukai ar plėvelė ant paviršiaus, nes jo tankis yra mažesnis. Bet kodėl tai ir kokios kitos hidrofobinės medžiagos egzistuoja?
Paprastai į šią grupę įeina riebalai, kai kurie b altymai ir nukleino rūgštys, taip pat silikonai. Medžiagų pavadinimas kilęs iš graikiškų žodžių hydor – vanduo ir fobos – baimė, tačiau tai nereiškia, kad molekulės bijo. Tiesiog jie mažai arba visiškai netirpūs, dar vadinami nepoliniais. Absoliutus hidrofobiškumas neegzistuoja, net ir tos medžiagos, kurios, atrodytų, visiškai nesąveikauja su vandeniu, vis tiek jį adsorbuoja, nors ir nedideliais kiekiais. Praktiškai tokios medžiagos kontaktas su H2O atrodo kaip plėvelė ar lašeliai, arba skystis lieka ant paviršiaus ir įgauna rutulio formą, nes jis turi mažiausią paviršiaus plotą ir užtikrina minimalų kontaktą.
Hidrofobines savybes paaiškina tam tikrų medžiagų cheminė struktūra. Taip yra dėl mažo potraukio vandens molekulei, kaip, pavyzdžiui, su angliavandeniliais.
Hidrofilinės medžiagos
Šios grupės pavadinimas, kaip galite spėti, taip pat kilęs iš graikų kalbos žodžių. Tačiau šiuo atveju antroji filijos dalis yra meilė, ir tai puikiai apibūdina tokių medžiagų santykį su vandeniu -visiškas „abipusis supratimas“ir puikus tirpumas. Šiai grupei, kartais vadinamai „poliarine“, priklauso paprasti alkoholiai, cukrūs, aminorūgštys ir tt Atitinkamai, jie turi tokias savybes, nes turi didelę vandens molekulės traukos energiją. Griežtai kalbant, iš tikrųjų visos medžiagos yra didesniu ar mažesniu mastu hidrofilinės.
Amfifiliškumas
Ar atsitinka taip, kad hidrofobinės medžiagos vienu metu gali turėti hidrofilinių savybių? Pasirodo, taip! Ši medžiagų grupė vadinama difilinėmis arba amfifilinėmis. Pasirodo, ta pati molekulė savo struktūroje gali turėti ir tirpių – polinių, ir vandenį atstumiančių – nepolinių elementų. Tokios savybės, pavyzdžiui, turi kai kurių b altymų, lipidų, paviršinio aktyvumo medžiagų, polimerų ir peptidų. Sąveikaujant su vandeniu jie sudaro įvairias supramolekulines struktūras: vienasluoksnes, liposomas, miceles, dvisluoksnes membranas, pūsleles ir kt. Tokiu atveju poliarinės grupės yra orientuotos į skystį.
Prasmė ir pritaikymas gyvenime
Be vandens ir naftos sąveikos, yra daug įrodymų, kad hidrofobinių medžiagų randama beveik visur. Taigi švarūs metalų, puslaidininkių paviršiai, taip pat gyvūnų oda, augalų lapai, vabzdžių chitino danga turi panašių savybių.
Gamtoje svarbios abiejų rūšių medžiagos. Taigi hidrofilai naudojami gyvūnų ir augalų organizmų maistinėms medžiagoms, galutiniams produktams transportuotitaip pat išsiskiria naudojant biologinių skysčių tirpalus. Nepolinės medžiagos turi didelę reikšmę formuojant selektyvaus pralaidumo ląstelių membranas. Štai kodėl tokios savybės atlieka svarbų vaidmenį vykstant biologiniams procesams.
Pastaraisiais metais mokslininkai kuria vis daugiau naujų hidrofobinių medžiagų, kuriomis galima apsaugoti įvairias medžiagas nuo drėkinimo ir užteršimo, taip sukuriant net savaime išsivalančius paviršius. Drabužiai, metalo gaminiai, statybinės medžiagos, automobilių stiklas – yra daug pritaikymo sričių. Tolesnis šios temos tyrimas padės sukurti multifobines medžiagas, kurios taps nešvarumus atstumiančių paviršių pagrindu. Kurdami tokias medžiagas žmonės gali sutaupyti laiko, pinigų ir išteklių, taip pat bus galima sumažinti gamtos užterštumo laipsnį valymo priemonėmis. Taigi tolesni pokyčiai bus naudingi visiems.
