Někdo ve škole měl v hodinách chemie štěstí nejen psát nudné testy a počítat molární hmotnost nebo indikovat valenci, ale také sledovat, jak učitel provádí experimenty. V rámci experimentu jakoby kouzlem kapaliny ve zkumavkách nepředvídatelně změnily barvu a něco jiného mohlo explodovat nebo krásně hořet. Možná ne tak spektakulární, ale přesto zajímavé experimenty, ve kterých se používají hydrofilní a hydrofobní látky. Mimochodem, co jsou zač a proč jsou zvědaví?
Fyzikální vlastnosti
V hodinách chemie, když jsme procházeli další prvek z periodické tabulky, stejně jako všechny základní látky, jsme nutně mluvili o jejich různých vlastnostech. Dotčeny byly zejména jejich fyzikální vlastnosti: hustota, stav agregace za normálních podmínek, body tání a varu, tvrdost, barva, elektrická vodivost, tepelná vodivost a mnohé další. Někdy se hovořilo o takových vlastnostech, jako je hydrofobicita nebo hydrofilita, ale zpravidla se o tom nemluví samostatně. Přitom se jedná o poměrně zajímavou skupinu látek, se kterou se lze snadno setkat v každodenním životě. Není to tedy od věcise o nich dozví více.
Hydrofobní látky
Příklady lze snadno vzít ze života. Takže nemůžete míchat vodu s olejem - každý to ví. Jednoduše se nerozpustí, ale zůstane plavat jako bubliny nebo film na povrchu, protože jeho hustota je menší. Ale proč to je a jaké další hydrofobní látky existují?
Do této skupiny obvykle patří tuky, některé bílkoviny a nukleové kyseliny a také silikony. Název látek pochází z řeckých slov hydor - voda a phobos - strach, ale to neznamená, že se molekuly bojí. Jen jsou málo nebo úplně nerozpustné, říká se jim také nepolární. Absolutní hydrofobnost neexistuje, dokonce i ty látky, které, jak by se zdálo, s vodou vůbec neinteragují, ji stále adsorbují, i když v zanedbatelném množství. V praxi kontakt takového materiálu s H2O vypadá jako film nebo kapičky, nebo kapalina zůstává na povrchu a má tvar koule, protože má nejmenší povrch a poskytuje minimální kontakt.
Hydrofobní vlastnosti jsou vysvětleny chemickou strukturou určitých látek. To je způsobeno nízkou přitažlivostí k molekule vody, jak se to děje například u uhlovodíků.
Hydrofilní látky
Název této skupiny, jak asi tušíte, také pochází z řeckých slov. Ale v tomto případě je druhá část filie láska, a to dokonale charakterizuje vztah takových látek s vodou -úplné "vzájemné porozumění" a vynikající rozpustnost. Tato skupina, někdy nazývaná "polární", zahrnuje jednoduché alkoholy, cukry, aminokyseliny atd. V souladu s tím mají takové vlastnosti, protože mají vysokou energii přitažlivosti pro molekulu vody. Přísně vzato, ve skutečnosti jsou všechny látky do větší či menší míry hydrofilní.
Amfifilita
Stává se, že hydrofobní látky mohou mít současně hydrofilní vlastnosti? Ukazuje se, že ano! Tato skupina látek se nazývá difilní nebo amfifilní. Ukazuje se, že stejná molekula může mít ve své struktuře jak rozpustné - polární, tak vodoodpudivé - nepolární prvky. Takové vlastnosti mají například některé proteiny, lipidy, povrchově aktivní látky, polymery a peptidy. Při interakci s vodou tvoří různé supramolekulární struktury: monovrstvy, lipozomy, micely, dvouvrstvé membrány, vezikuly atd. V tomto případě se ukazuje, že polární skupiny jsou orientovány směrem ke kapalině.
Smysl a uplatnění v životě
Kromě interakce vody a ropy existuje mnoho důkazů, že hydrofobní látky se vyskytují téměř všude. Čisté povrchy kovů, polovodičů, stejně jako zvířecí kůže, listy rostlin, hmyzí chitinový obal mají podobné vlastnosti.
V přírodě jsou oba druhy látek důležité. Hydrofily se tedy používají při transportu živin v živočišných a rostlinných organismech, konečných produktechvýměny jsou také vylučovány pomocí roztoků biologických tekutin. Nepolární látky mají velký význam při tvorbě buněčných membrán se selektivní permeabilitou. Proto tyto vlastnosti hrají důležitou roli v průběhu biologických procesů.
Vědci v posledních letech vyvíjejí stále více nových hydrofobních látek, pomocí kterých je možné chránit různé materiály před smáčením a znečištěním a vytvářet tak dokonce samočisticí povrchy. Oděvy, kovové výrobky, stavební materiály, automobilová skla – existuje mnoho oblastí použití. Další studium tohoto tématu povede k vývoji multifobních látek, které se stanou základem pro povrchy odpuzující nečistoty. Vytvářením takových materiálů mohou lidé ušetřit čas, peníze a prostředky a také bude možné snížit míru znečištění přírody čisticími prostředky. Takže další vývoj bude přínosem pro všechny.
