Quelqu'un à l'école a eu de la chance en cours de chimie, non seulement pour écrire des tests ennuyeux et calculer la masse molaire ou indiquer la valence, mais aussi pour regarder comment le professeur mène des expériences. Invariablement, dans le cadre de l'expérience, comme par magie, les liquides dans les tubes à essai changeaient de couleur de manière imprévisible, et quelque chose d'autre pouvait exploser ou brûler magnifiquement. Des expériences peut-être pas si spectaculaires, mais toujours intéressantes dans lesquelles des substances hydrophiles et hydrophobes sont utilisées. Au fait, quels sont-ils et pourquoi sont-ils curieux ?
Propriétés physiques
Dans les cours de chimie, en passant par l'élément suivant du tableau périodique, ainsi que toutes les substances de base, nous avons forcément parlé de leurs différentes caractéristiques. En particulier, leurs propriétés physiques ont été abordées: densité, état d'agrégation dans des conditions normales, points de fusion et d'ébullition, dureté, couleur, conductivité électrique, conductivité thermique, et bien d'autres. Parfois, on parlait de caractéristiques telles que l'hydrophobicité ou l'hydrophilie, cependant, en règle générale, ils n'en parlent pas séparément. En attendant, il s'agit d'un groupe de substances plutôt intéressant que l'on peut facilement rencontrer dans la vie de tous les jours. Donc ce n'est pas déplacéen apprendra plus à leur sujet.
Substances hydrophobes
Les exemples peuvent facilement être tirés de la vie. Donc, vous ne pouvez pas mélanger de l'eau avec de l'huile - tout le monde le sait. Il ne se dissout tout simplement pas, mais reste flottant sous forme de bulles ou de film à la surface, car sa densité est moindre. Mais pourquoi est-ce ainsi et quelles autres substances hydrophobes existent ?
Habituellement, ce groupe comprend les graisses, certaines protéines et acides nucléiques, ainsi que les silicones. Le nom des substances vient des mots grecs hydor - eau et phobos - peur, mais cela ne signifie pas que les molécules ont peur. C'est juste qu'ils sont peu ou totalement insolubles, on les dit aussi apolaires. L'hydrophobicité absolue n'existe pas, même les substances qui, semble-t-il, n'interagissent pas du tout avec l'eau, l'adsorbent toujours, bien qu'en quantités négligeables. En pratique, le contact d'un tel matériau avec H2O ressemble à un film ou à des gouttelettes, ou le liquide reste en surface et prend la forme d'une boule, puisqu'il a le plus petit surface et offre un contact minimal.
Les propriétés hydrophobes s'expliquent par la structure chimique de certaines substances. Cela est dû à la faible attraction de la molécule d'eau, comme cela se produit, par exemple, avec les hydrocarbures.
Substances hydrophiles
Le nom de ce groupe, comme vous pouvez le deviner, vient aussi de mots grecs. Mais dans ce cas, la deuxième partie de la philia est l'amour, et cela caractérise parfaitement la relation de telles substances avec l'eau -"compréhension mutuelle" complète et excellente solubilité. Ce groupe, parfois appelé "polaire", comprend des alcools simples, des sucres, des acides aminés, etc. En conséquence, ils ont de telles caractéristiques, car ils ont une énergie d'attraction élevée pour la molécule d'eau. À proprement parler, en fait, toutes les substances sont plus ou moins hydrophiles.
Amphiphilicité
Est-il arrivé que des substances hydrophobes puissent simultanément avoir des propriétés hydrophiles ? Il s'avère que oui ! Ce groupe de substances est appelé diphilique ou amphiphile. Il s'avère que la même molécule peut avoir dans sa structure à la fois des éléments solubles - polaires et hydrofuges - non polaires. De telles propriétés, par exemple, ont des protéines, des lipides, des tensioactifs, des polymères et des peptides. En interagissant avec l'eau, ils forment diverses structures supramoléculaires: monocouches, liposomes, micelles, membranes bicouches, vésicules, etc. Dans ce cas, les groupements polaires s'avèrent être orientés vers le liquide.
Signification et application dans la vie
En plus de l'interaction de l'eau et de l'huile, il existe de nombreuses preuves que des substances hydrophobes se trouvent presque partout. Ainsi, les surfaces propres des métaux, des semi-conducteurs, ainsi que la peau d'animaux, les feuilles de plantes, la couverture de chitine d'insectes ont des propriétés similaires.
Dans la nature, les deux types de substances sont importantes. Ainsi, les hydrophiles sont utilisés dans le transport des nutriments dans les organismes animaux et végétaux, les produits finauxéchange sont également excrétés à l'aide de solutions de fluides biologiques. Les substances non polaires sont d'une grande importance dans la formation des membranes cellulaires à perméabilité sélective. C'est pourquoi ces propriétés jouent un rôle important dans le déroulement des processus biologiques.
Ces dernières années, les scientifiques ont développé de plus en plus de nouvelles substances hydrophobes, avec lesquelles il est possible de protéger divers matériaux contre le mouillage et la contamination, créant ainsi des surfaces même autonettoyantes. Vêtements, produits métalliques, matériaux de construction, verre automobile - les domaines d'application sont nombreux. Une étude plus approfondie de ce sujet conduira au développement de substances multiphobes qui deviendront la base des surfaces anti-salissures. En créant de tels matériaux, les gens peuvent économiser du temps, de l'argent et des ressources, et il sera également possible de réduire le degré de pollution de la nature avec des produits de nettoyage. Ainsi, d'autres développements profiteront à tous.
