Acqua idrofobica. Parte idrofoba - Idrofobo. Significato e applicazione nella vita

Sostanze idrofobiche

Materie idrofobiche (sostanze)

Solidi che non vengono bagnati dall'acqua. Bagnato con liquidi oleosi.

Un breve libro di consultazione elettronico sui termini fondamentali del petrolio e del gas con un sistema di riferimenti incrociati. - M.: Prende il nome dall'Università statale russa del petrolio e del gas. I. M. Gubkina. MA Mokhov, L.V. Igrevskij, E.S. Novik. 2004 .

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Sostanze che possono accumularsi (addensarsi) sulla superficie di contatto di due corpi, detta interfaccia di fase, o superficie interfacciale. Sulla superficie interfacciale di P. a. V. formare uno strato di assorbimento di maggiore concentrazione... ... Grande Enciclopedia Sovietica

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Specie tensioattive Sostanze con una struttura molecolare asimmetrica, le cui molecole hanno una struttura difila, cioè contengono gruppi atomici liofili e liofobi (solitamente gruppi polari idrofili e radicali idrofobi). Difilico... ... Microenciclopedia del petrolio e del gas

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Esplosivi al nitrato di ammonio- (a. ammonal, esplosivi a base di nitrato di ammonio; n. Ammonsalpetersprengstoffe, Ammonnitrat sprengstoffe, ANC Sprengstoffe; f. explosifs nitres; i. explosivos de nitrato amonico) miscele esplosive, base. componente del nitrato di ammonio.... ... Enciclopedia geologica

Barriera ematoencefalica- Relazione tra cellule del tessuto cerebrale e capillare: 1. Ependima 2. Neurone 3. Assone 4. Cellula di Schwann 5. Astrocita 6 ... Wikipedia

Istituzione educativa statale di istruzione professionale superiore

Ministero della Sanità della Federazione Russa

(GBOU VPO NSMU Ministero della Salute della Russia)

Dipartimento di Chimica Medica

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SOSTANZE IDROFILE, IDROFOBICHE, ANFIFILICHE: NELLA NATURA E NEL CORPO UMANO.

(articolo di letteratura)

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introduzione

L’acqua è una delle sostanze più abbondanti sulla Terra. Copre la maggior parte della superficie terrestre. Quasi tutti gli esseri viventi sono composti principalmente da acqua. Nell'uomo il contenuto di acqua negli organi e nei tessuti varia dal 20% (nel tessuto osseo) all'85% (nel cervello). Circa 2/3 della massa di una persona è acqua, nel corpo di una medusa fino al 95% è acqua, anche nei semi secchi di piante l'acqua è del 10-12%.

L’acqua ha alcune proprietà uniche. Queste proprietà sono così importanti per gli organismi viventi che è impossibile immaginare la vita senza questo composto di idrogeno e ossigeno.

In relazione all'acqua, tutte le sostanze sono divise in due gruppi: idrofila - "acqua che ama" e idrofobica - "paura dell'acqua" (dal greco "idro" - acqua, "phileo" - amore e "phobos" - paura). Le proprietà di queste sostanze, così come il loro significato in natura, saranno discusse nel nostro lavoro.

Sostanze idrofile e idrofobe

Le sostanze idrofile (dal greco "idro" - acqua, "phileo" - amore) sono sostanze la cui energia di attrazione per le molecole d'acqua supera l'energia dei legami idrogeno (l'energia di attrazione tra le molecole d'acqua), quindi molte sostanze idrofile sono altamente solubili in acqua .

Le sostanze idrofile interagiscono intensamente con le molecole d'acqua. L'idrofilicità è caratterizzata dall'entità del legame di adsorbimento delle sostanze con le molecole d'acqua, dalla formazione di composti non specificati con esse e dalla distribuzione della quantità di acqua in base ai valori dell'energia di legame. L'idrofilicità è determinata principalmente dall'energia legante del monostrato di adsorbimento, poiché gli strati successivi sono molto più deboli collegati alla sostanza. L'idrofilicità può essere espressa dal calore di adsorbimento del vapore acqueo o dal calore di bagnatura, nonché dal lavoro di bagnatura di una superficie unitaria di una sostanza.

Le sostanze idrofobiche (dal greco "idro" - acqua, "phobos" - paura) sono sostanze la cui energia di attrazione delle molecole verso le molecole d'acqua è inferiore all'energia dei legami idrogeno delle molecole d'acqua. Le sostanze idrofobiche comprendono i grassi, alcuni carboidrati (amido, glicogeno, fibre), gli acidi nucleici, l'ATP e la maggior parte delle proteine ​​insolubili in acqua.

Non esistono sostanze assolutamente idrofobe (“idrorepellenti”); anche le superfici più idrofobiche - idrocarburi e fluorocarburi - assorbono acqua. Pertanto, l'idrofobicità è considerata un basso grado di idrofilicità.

G. e g. possono essere valutati, come la bagnabilità di una superficie con acqua (in aria), dal valore dell'angolo di contatto q: per superfici idrofile<90° (для абсолютно гидрофильных поверхностей q=0); для гидрофобных поверхностей 90°< <180° (напр., для парафина 105°). На трёхфазной границе твёрдого тела с водой и углеводородной жидкостью при <90° (в водной фазе) поверхность олеофобна, т.е. не смачивается маслом, а при =180° - предельно олеофильна.

Le sostanze idrofile sono sostanze con sostanze chimiche polari. legami: alogenuri, ossidi e loro idrati, carbonati, solfati, fosfati, silicati e alluminosilicati (argille, vetri), nonché membrane cellulari. Le superfici pure di metalli, carbonio, semiconduttori, sostanze costituite da molecole debolmente polari, foglie di piante, pelle di animali e copertura chitinosa di insetti sono idrofobiche. Tutti i gruppi polari che fanno parte delle molecole di tensioattivo - tensioattivi - COOH, -NH2, -SO3Na, ecc., sono idrofili; i radicali idrocarburici ad essi associati sono idrofobici.

Sostanze anfifile

L'anfifilia è una proprietà delle molecole di sostanze (solitamente organiche) che hanno proprietà sia idrofile che idrofobiche. Le molecole dei composti anfifilici sono simili a un girino: sono costituite da una lunga coda idrocarburica (solitamente composta da più di dieci gruppi CH2), che garantisce la solubilità in mezzi non polari, e da una testa polare, responsabile delle proprietà idrofile. Pertanto, i composti anfifilici “amano” contemporaneamente sia l'acqua (cioè sono idrofili) sia i solventi non polari (presentano proprietà idrofobiche).

A seconda del tipo di gruppo idrofilo, si distinguono composti anfifilici con un gruppo funzionale cationico o anionico carico e composti anfifilici con un gruppo funzionale scarico. La stragrande maggioranza dei composti organici conosciuti trasporta più di un gruppo funzionale carico. Un esempio di tali sostanze sono i composti macromolecolari: proteine, lipoproteine, copolimeri a blocchi, ecc. La presenza di una struttura terziaria nelle molecole proteiche, formata a seguito di interazioni intramolecolari di gruppi funzionali (polari o non polari) tra loro, dimostra di per sé la natura anfifilica di questi composti.

Un altro esempio di composti anfifilici è la maggior parte dei farmaci, le cui molecole combinano un insieme di gruppi funzionali specifici necessari per un legame efficace con il recettore bersaglio.

I composti anfifilici svolgono un ruolo speciale nella natura vivente. Nessun animale o pianta può esistere senza di loro. Sono le molecole anfifiliche che compongono la membrana cellulare, che separa un organismo vivente da un ambiente esterno ostile. Sono queste molecole che costituiscono gli organelli interni della cellula, partecipano al processo della sua divisione e sono coinvolte nello scambio di sostanze con l'ambiente. Le molecole anfifiliche servono da cibo per noi e si formano nel nostro corpo, partecipano alla regolazione interna e al ciclo degli acidi biliari. Il nostro corpo contiene più del 10% di molecole anfifiliche. Ecco perché i tensioattivi sintetici possono essere pericolosi per gli organismi viventi e, ad esempio, possono dissolvere la membrana cellulare e portarla alla morte.

Conclusione

In natura, entrambi i tipi di sostanze sono importanti. Puoi trovare molte prove che le sostanze idrofobiche si trovano quasi ovunque. Pertanto, le superfici pulite di metalli, semiconduttori, nonché la pelle di animali, le foglie delle piante e la copertura chitinosa degli insetti hanno proprietà simili. A loro volta, gli idrofili vengono utilizzati nel trasporto di nutrienti nei corpi di animali e piante; i prodotti finali del metabolismo vengono anche escreti utilizzando soluzioni di fluidi biologici. Le sostanze non polari sono di grande importanza nella formazione delle membrane cellulari che hanno permeabilità selettiva. Ecco perché tali proprietà svolgono un ruolo importante nel corso dei processi biologici. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno sviluppato nuove sostanze idrofobiche che possono essere utilizzate per proteggere vari materiali dalla bagnatura e dalla contaminazione, creando così superfici anche autopulenti. Abbigliamento, prodotti in metallo, materiali da costruzione, vetri per auto: i campi di applicazione sono molteplici. Ulteriori studi su questo argomento porteranno allo sviluppo di sostanze multifobiche che diventeranno la base per superfici antimacchia. Creando tali materiali, le persone potranno risparmiare tempo, denaro e risorse, e sarà anche possibile ridurre il grado di inquinamento ambientale dovuto ai prodotti per la pulizia. Quindi ulteriori sviluppi andranno a vantaggio di tutti.

Bibliografia

1. http://fb.ru/article/133638/chto-takoe-gidrofobnyie-veschestva

2.http://www.schoolhels.fi/school/school_today/ dostigeniya/2012_2013/ nanotexnologiya/page6.htm

3.http://pobiology.rf/ Biological-dictionary/G/265-Hydrophobic-substances

Alcune persone a scuola hanno avuto la fortuna durante le lezioni di chimica non solo di scrivere test noiosi e di calcolare la massa molare o di indicare la valenza, ma anche di osservare 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 meravigliosamente. Forse non così impressionanti, ma comunque interessanti sono gli esperimenti in cui vengono utilizzate sostanze idrofile e idrofobe. A proposito, cos'è questo e perché sono curiosi?

Proprietà fisiche

Nelle lezioni di chimica, quando si esaminava un altro elemento della tavola periodica, oltre a tutte le sostanze fondamentali, si parlava sempre delle loro varie caratteristiche. Sono state toccate anche le loro proprietà fisiche: densità in condizioni normali, punti di fusione e di ebollizione, durezza, colore, conduttività elettrica, conducibilità termica e molte altre. A volte si parlava di caratteristiche come l'idrofobicità o l'idrofilia, ma, di regola, non ne parlano separatamente. Nel frattempo, questo è un gruppo piuttosto interessante di sostanze che possono essere facilmente incontrate nella vita di tutti i giorni. Quindi sarebbe utile saperne 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 galleggiante in bolle o in una pellicola sulla superficie, poiché la sua densità è inferiore. Ma perché esistono queste e quali altre sostanze idrofobiche?

Questo gruppo comprende solitamente i grassi, alcune proteine ​​e i siliconi. Il nome delle sostanze deriva dalle parole greche hydor - acqua e phobos - paura, ma questo non significa che le molecole abbiano paura. Sono semplicemente leggermente o completamente insolubili; sono anche chiamati non polari. L'idrofobicità assoluta non esiste; anche quelle sostanze che, a quanto pare, non interagiscono affatto con l'acqua, la adsorbono comunque, anche se in quantità trascurabili. In pratica, il contatto di tale materiale con H 2 O si presenta sotto forma di pellicola o goccioline, oppure il liquido rimane in superficie e assume la forma di una palla, poiché ha la superficie più piccola e fornisce un contatto minimo.

Le proprietà idrofobiche sono spiegate da alcune sostanze. Ciò è dovuto al basso tasso di attrazione, come accade, ad esempio, con gli idrocarburi.

Sostanze idrofile

Anche il nome di questo gruppo, come puoi immaginare, deriva 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” ed eccellente solubilità. Questo gruppo, a volte chiamato "polare", comprende alcoli semplici, zuccheri, amminoacidi, ecc. Hanno quindi queste caratteristiche perché hanno un'elevata energia di attrazione per la molecola d'acqua. A rigor di termini, in generale, tutte le sostanze sono idrofile in misura maggiore o minore.

Anfifilia

Succede che le sostanze idrofobe possano avere contemporaneamente proprietà idrofile? Risulta sì! Questo gruppo di sostanze è chiamato anfifilico o anfifilico. Si scopre che la stessa molecola può avere nella sua struttura sia elementi solubili - polari che idrorepellenti - non polari. Ad esempio, alcune proteine, lipidi, tensioattivi, polimeri e peptidi hanno tali proprietà. Quando interagiscono con l'acqua, formano varie strutture supramolecolari: monostrati, liposomi, micelle, membrane a doppio strato, vescicole, ecc. I gruppi polari sono orientati verso il liquido.

Significato e applicazione nella vita

Oltre all'interazione tra acqua e petrolio, si possono trovare molte prove che le sostanze idrofobiche si trovano quasi ovunque. Pertanto, le superfici pulite di metalli, semiconduttori, nonché la pelle di animali, le foglie delle piante e la copertura chitinosa degli insetti hanno proprietà simili.

In natura, entrambi i tipi di sostanze sono importanti. Pertanto, gli idrofili vengono utilizzati nel trasporto negli organismi di animali e piante; i prodotti finali del metabolismo vengono anche escreti utilizzando soluzioni di fluidi biologici. Le sostanze non polari sono di grande importanza nella formazione delle membrane cellulari, che hanno Ecco perché tali proprietà svolgono un ruolo importante nel corso dei processi biologici.

Negli ultimi anni, gli scienziati hanno sviluppato nuove sostanze idrofobiche che possono essere utilizzate per proteggere vari materiali dalla bagnatura e dalla contaminazione, creando così superfici anche autopulenti. Abbigliamento, prodotti in metallo, materiali da costruzione, vetri per auto: i campi di applicazione sono molteplici. Ulteriori studi su questo argomento porteranno allo sviluppo di sostanze multifobiche che diventeranno la base per superfici antimacchia. Creando tali materiali, le persone potranno risparmiare tempo, denaro e risorse, e sarà anche possibile ridurre la quantità di prodotti per la pulizia. Quindi ulteriori sviluppi andranno a vantaggio di tutti.

Il termine idrofilia (derivato dalle antiche parole greche "acqua" e "amore") è una caratteristica dell'intensità dell'interazione di una sostanza con l'acqua a livello molecolare, cioè la capacità di un materiale di assorbire intensamente l'umidità, come così come l'elevata bagnabilità dell'acqua da parte della superficie della sostanza. Questo concetto può essere applicato ai solidi, come proprietà della superficie, e ai singoli ioni, atomi, molecole e ai loro gruppi.

L'idrofilicità è caratterizzata dall'entità del legame tra le molecole dell'acqua adsorbita e le molecole di una sostanza; in questo caso si formano composti in cui la quantità di acqua è distribuita secondo i valori dell'energia di legame.

L'idrofilicità è inerente alle sostanze che hanno reticoli cristallini ionici (idrossidi, ossidi, solfati, silicati, argille, fosfati, vetri, ecc.) che hanno gruppi polari -OH, -NO 2, -COOH, ecc. Idrofilicità e idrofobicità- casi particolari di interazione di sostanze con solventi (liofilicità, lyofobicità).

L'idrofobicità può essere considerata come un piccolo grado di idrofilia, perché l'azione delle forze di attrazione intermolecolari sarà sempre più o meno presente tra le molecole di qualsiasi corpo e l'acqua. L'idrofilia e l'idrofobicità possono essere distinte dal modo in cui una goccia d'acqua si diffonde su un corpo con una superficie liscia. La goccia si spargerà completamente sulla superficie idrofila, e parzialmente su quella idrofoba, mentre il valore dell'angolo formato tra la superficie del materiale bagnato e la goccia è influenzato dal grado di idrofobicità del dato corpo. Le sostanze idrofile sono sostanze in cui la forza delle interazioni molecolari (ioniche, atomiche) è piuttosto forte. Gli idrofobi sono metalli privi di pellicole di ossido, composti organici che hanno gruppi idrocarburici nella molecola (cere, grassi, paraffine, alcune plastiche), grafite, zolfo e altre sostanze che hanno interazioni deboli a livello intermolecolare.

I concetti di idrofilia e idrofobicità vengono applicati sia in relazione ai corpi e alle loro superfici, sia in relazione a singole molecole o singole parti di molecole. Ad esempio, le molecole delle sostanze tensioattive contengono composti polari (idrofili) e idrocarburici (idrofobi). L'idrofilicità della parte superficiale del corpo può cambiare drasticamente a causa dell'adsorbimento di tali sostanze.

L'idrofilizzazione è il processo di aumento dell'idrofilicità e l'idrofobizzazione è il processo di diminuzione. Questi fenomeni rivestono una grande importanza nell'industria cosmetica, nella tecnologia tessile per l'idrofilizzazione dei tessuti (fibre) per migliorare la qualità dei lavaggi, del candeggio, della tintura, ecc.

Idrofilicità nei cosmetici

L'industria della profumeria e della cosmetica produce creme e gel idrofili che proteggono la pelle dalle impurità non solubili in acqua. Tali prodotti contengono componenti idrofili che formano una pellicola che impedisce la penetrazione di sostanze inquinanti non solubili in acqua nello strato superficiale della pelle.

Le creme idrofile sono costituite da un'emulsione stabilizzata con idonei emulsionanti oppure a base acqua-olio-acqua o olio-acqua. Si tratta inoltre di sistemi colloidali dispersi in cui i componenti tensioattivi idrofili sono stabilizzati e costituiti da solventi dispersi in acqua o misti acqua-glicole di acidi grassi superiori o alcoli.

Gli idrogel (gel idrofili) vengono preparati da basi costituite da acqua, un solvente misto non acquoso o idrofilo (alcol etilico, glicole propilenico, glicerina) e un agente gelificante idrofilo (derivati ​​della cellulosa, carbomeri).

Proprietà idrofile di creme e gel:

· rapido e ben assorbito;

· nutrire la pelle;

· dopo l'uso non si avverte alcuna sensazione di untuosità;

· purificare la pelle;

· hanno un effetto rinforzante sulla pelle;

· ridurre l'effetto dei fattori ambientali negativi;

Aiuta la pelle a mantenere la sua naturale capacità di rigenerarsi.

Creme e gel idrofili sono progettati per proteggere la pelle quando si lavora con oli immiscibili con acqua, olio combustibile, petrolio, vernici, resine, grafite, fuliggine, solventi organici, soluzioni refrigeranti e lubrificanti, schiuma da costruzione e numerose altre sostanze leggermente aggressive. Sono indispensabili anche durante la riparazione di un'auto, la ristrutturazione di un appartamento, durante la costruzione, in campagna quando si lavora con fertilizzanti e terreno.

L'azienda KorolevPharm produce vari tipi di prodotti di profumeria e cosmetici, comprese creme idrofile e idrofobe. L'azienda è un produttore a contratto e svolge tutte le fasi della produzione: sviluppo di ricette, certificazione, lancio della produzione, produzione in serie dei prodotti. Il sito produttivo è dotato di moderne attrezzature.

L'impresa è certificata per la conformità ai requisiti

IDROFILICITÀ E IDROFOBICItà (dal greco hydor - acqua e philia - amore o phobos - paura, paura * a. capacità di bagnare idrofobo; n. Hydrophilie und Hydrophobie; f. idrofilite et idrofobia; i. hidrofilia e hidrofobia) - concetti che caratterizzano le sostanze di affinità o corpi formati da loro; questa affinità è dovuta alle forze di interazione intermolecolare. I concetti di idrofilia e idrofobicità possono applicarsi ugualmente a una sostanza, alla superficie di un corpo e a uno strato sottile (al limite, spesso una molecola) all'interfaccia tra le fasi (corpi). L'idrofilicità e l'idrofobicità sono un caso speciale di liofilicità e lyofobicità - caratteristiche dell'interazione molecolare di sostanze con vari liquidi.

Una misura generale dell'idrofilicità è l'energia di legame delle molecole d'acqua alla superficie del corpo; si può determinare dal calore di bagnatura se la sostanza di un dato corpo è insolubile. L'idrofobicità è considerata un basso grado di idrofilia, perché Tra le molecole dell'acqua e qualsiasi corpo, le forze di attrazione intermolecolari agiscono sempre in misura maggiore o minore. L'idrofilia e l'idrofobicità possono essere valutate spargendo una goccia d'acqua su una superficie liscia del corpo (Fig.); caratterizzato dall'angolo di contatto; su una superficie idrofila la goccia si diffonde completamente, su una superficie idrofobica si diffonde parzialmente, e l'angolo tra le superfici della goccia e il corpo bagnato dipende da quanto è idrofobo il corpo.

Tutti i corpi in cui l'intensità delle interazioni molecolari (atomiche, ioniche) è sufficientemente elevata sono idrofili. L'idrofilicità è particolarmente pronunciata con i reticoli cristallini ionici (ad esempio, ecc.), nonché con i vetri di silicato. I metalli privi di film di ossido, i composti organici con una predominanza di gruppi idrocarburici nella molecola (ad esempio paraffine, grassi, cere, alcune materie plastiche) e altre sostanze con deboli interazioni intermolecolari sono idrofobi.

I concetti di idrofilicità e idrofobicità si applicano non solo ai corpi o alle loro superfici, ma anche a singole molecole o singole parti di molecole. Pertanto, nelle molecole dei tensioattivi si distinguono i gruppi idrofili (polari) e idrofobici (idrocarburi). L'idrofilicità della superficie corporea può cambiare drasticamente a causa dell'adsorbimento di tali sostanze. Un aumento dell'idrofilicità è chiamato idrofilizzazione, mentre una diminuzione è chiamata idrofobizzazione. Entrambi i fenomeni svolgono un ruolo importante nel metodo. L'idrofilizzazione si traduce in minerali selettivi della ganga. Per questi scopi vengono utilizzati reagenti organici (amido, destrina, ecc.) E inorganici (vetro liquido, cianuro di sodio, ecc.). L'idrofobizzazione è causata dall'aggiunta di speciali reagenti di raccolta. Guarda anche .