Qualcuno a scuola è stato fortunato durante la lezione di chimica non solo per scrivere test noiosi e calcolare la massa molare o indicare la valenza, ma anche per guardare come l'insegnante conduce gli esperimenti. Invariabilmente, come parte dell'esperimento, come per magia, i liquidi nelle provette cambiavano colore in modo imprevedibile e qualcos' altro poteva esplodere o bruciare magnificamente. Esperimenti forse non così spettacolari, ma comunque interessanti in cui vengono utilizzate sostanze idrofile e idrofobiche. A proposito, cosa sono e perché sono curiosi?
Proprietà fisiche
Nelle lezioni di chimica, passando per l'elemento successivo della tavola periodica, oltre a tutte le sostanze di base, abbiamo necessariamente parlato delle loro varie caratteristiche. In particolare sono state toccate le loro proprietà fisiche: densità, stato di aggregazione in condizioni normali, punti di fusione e di ebollizione, durezza, colore, conducibilità elettrica, conducibilità termica e molte altre. A volte si parlava di caratteristiche come l'idrofobicità o l'idrofilia, tuttavia, di norma, non ne parlano separatamente. Nel frattempo, questo è un gruppo piuttosto interessante di sostanze che si possono incontrare facilmente nella vita di tutti i giorni. Quindi non è fuori luogoimpareranno di più su di loro.
Sostanze idrofobiche
Gli esempi possono essere facilmente presi dalla vita. Quindi, non puoi mescolare l'acqua con l'olio: lo sanno tutti. Semplicemente non si dissolve, ma rimane fluttuante come bolle o un film sulla superficie, poiché la sua densità è inferiore. Ma perché esiste questa e quali altre sostanze idrofobiche?
Di solito questo gruppo include grassi, alcune proteine e acidi nucleici, oltre ai siliconi. Il nome delle sostanze deriva dalle parole greche hydor - acqua e phobos - paura, ma questo non significa che le molecole abbiano paura. È solo che sono poco o completamente insolubili, sono anche chiamati non polari. L'idrofobicità assoluta non esiste, anche quelle sostanze che, sembrerebbe, non interagiscono affatto con l'acqua, la assorbono comunque, seppur in quantità trascurabili. In pratica il contatto di un tale materiale con H2O appare come una pellicola o delle goccioline, oppure il liquido rimane in superficie e assume la forma di una palla, poiché ha il superficie e fornisce un contatto minimo.
Le proprietà idrofobiche sono spiegate dalla struttura chimica di alcune sostanze. Ciò è dovuto alla scarsa attrazione per la molecola d'acqua, come accade, ad esempio, con gli idrocarburi.
Sostanze idrofile
Il nome di questo gruppo, come puoi immaginare, deriva anche da parole greche. Ma in questo caso, la seconda parte della philia è l'amore, e questo caratterizza perfettamente il rapporto di tali sostanze con l'acqua -completa "comprensione reciproca" e ottima solubilità. Questo gruppo, talvolta chiamato "polare", comprende alcoli semplici, zuccheri, amminoacidi, ecc. Di conseguenza, hanno tali caratteristiche, poiché hanno un'elevata energia di attrazione verso la molecola dell'acqua. A rigor di termini, infatti, tutte le sostanze sono idrofile in misura maggiore o minore.
Anfifilia
Succede che le sostanze idrofobiche possono avere contemporaneamente proprietà idrofile? Si scopre di sì! Questo gruppo di sostanze è chiamato difilico o anfifilico. Si scopre che la stessa molecola può avere nella sua struttura sia elementi solubili - polari che idrorepellenti - non polari. Tali proprietà, ad esempio, hanno alcune proteine, lipidi, tensioattivi, polimeri e peptidi. Quando interagiscono con l'acqua, formano varie strutture supramolecolari: monostrati, liposomi, micelle, membrane a doppio strato, vescicole, ecc. In questo caso i gruppi polari risultano orientati verso il liquido.
Significato e applicazione nella vita
Oltre all'interazione di acqua e olio, ci sono molte prove che le sostanze idrofobiche si trovano quasi ovunque. Quindi, superfici pulite di metalli, semiconduttori, nonché pelle di animali, foglie di piante, copertura di chitina di insetti hanno proprietà simili.
In natura, entrambi i tipi di sostanze sono importanti. Pertanto, gli idrofili sono utilizzati nel trasporto di nutrienti negli organismi animali e vegetali, nei prodotti finaligli scambi vengono escreti anche utilizzando soluzioni di fluidi biologici. Le sostanze non polari sono di grande importanza nella formazione di membrane cellulari con permeabilità selettiva. Ecco perché tali proprietà svolgono un ruolo importante nel corso dei processi biologici.
Negli ultimi anni gli scienziati hanno sviluppato sempre più nuove sostanze idrofobiche, con le quali è possibile proteggere vari materiali da bagnatura e contaminazione, creando così superfici anche autopulenti. Abbigliamento, prodotti in metallo, materiali da costruzione, vetro per auto: ci sono molti campi di applicazione. Ulteriori studi su questo argomento porteranno allo sviluppo di sostanze multifobiche che diventeranno la base per superfici repellenti allo sporco. Creando tali materiali, le persone possono risparmiare tempo, denaro e risorse e sarà anche possibile ridurre il grado di inquinamento della natura con prodotti per la pulizia. Quindi ulteriori sviluppi andranno a beneficio di tutti.
