Niekto v škole mal na hodinách chémie šťastie nielen písať nudné testy a počítať molárnu hmotnosť či indikovať valenciu, ale aj sledovať, ako učiteľ robí experimenty. V rámci experimentu ako mávnutím čarovného prútika kvapaliny v skúmavkách nepredvídateľne zmenili farbu a niečo iné mohlo vybuchnúť alebo krásne horieť. Možno nie až tak veľkolepé, no stále zaujímavé experimenty, pri ktorých sa využívajú hydrofilné a hydrofóbne látky. Mimochodom, čo sú zač a prečo sú zvedaví?
Fyzikálne vlastnosti
Na hodinách chémie, keď sme prechádzali ďalším prvkom z periodickej tabuľky, ako aj všetkými základnými látkami, sme nevyhnutne hovorili o ich rôznych vlastnostiach. Dotkli sa najmä ich fyzikálnych vlastností: hustota, stav agregácie za normálnych podmienok, body topenia a varu, tvrdosť, farba, elektrická vodivosť, tepelná vodivosť a mnohé ďalšie. Niekedy sa hovorilo o takých vlastnostiach, ako je hydrofóbnosť alebo hydrofilnosť, spravidla sa však o tom nehovorí samostatne. Zároveň ide o pomerne zaujímavú skupinu látok, s ktorými sa možno ľahko stretnúť v každodennom živote. Nie je to teda nemiestnedozviete sa o nich viac.
Hydrofóbne látky
Príklady sa dajú ľahko vziať zo života. Takže nemôžete miešať vodu s olejom - každý to vie. Jednoducho sa nerozpustí, ale zostane plávať ako bubliny alebo film na povrchu, pretože jeho hustota je menšia. Ale prečo je to toto a aké ďalšie hydrofóbne látky existujú?
Do tejto skupiny zvyčajne patria tuky, niektoré bielkoviny a nukleové kyseliny, ako aj silikóny. Názov látok pochádza z gréckych slov hydor - voda a phobos - strach, ale to neznamená, že sa molekuly boja. Len sú málo alebo úplne nerozpustné, nazývajú sa aj nepolárne. Absolútna hydrofóbnosť neexistuje, dokonca ani tie látky, ktoré, ako sa zdá, vôbec neinteragujú s vodou, ju stále adsorbujú, aj keď v zanedbateľných množstvách. V praxi kontakt takéhoto materiálu s H2O vyzerá ako film alebo kvapôčky, alebo kvapalina zostáva na povrchu a má tvar gule, pretože má najmenšiu povrch a poskytuje minimálny kontakt.
Hydrofóbne vlastnosti sa vysvetľujú chemickou štruktúrou určitých látok. Je to spôsobené nízkou príťažlivosťou k molekule vody, ako sa to deje napríklad v prípade uhľovodíkov.
Hydrofilné látky
Názov tejto skupiny, ako asi tušíte, tiež pochádza z gréckych slov. Ale v tomto prípade je druhou časťou fílie láska, a to dokonale charakterizuje vzťah takýchto látok s vodou -úplné „vzájomné porozumenie“a výborná rozpustnosť. Táto skupina, niekedy nazývaná "polárna", zahŕňa jednoduché alkoholy, cukry, aminokyseliny atď. Majú teda také vlastnosti, pretože majú vysokú energiu priťahovania k molekule vody. Presne povedané, v skutočnosti sú všetky látky do väčšej alebo menšej miery hydrofilné.
Amfifilita
Stáva sa, že hydrofóbne látky môžu mať súčasne hydrofilné vlastnosti? Ukazuje sa, že áno! Táto skupina látok sa nazýva difilné alebo amfifilné. Ukazuje sa, že tá istá molekula môže mať vo svojej štruktúre rozpustné - polárne a vodoodpudivé - nepolárne prvky. Takéto vlastnosti majú napríklad niektoré proteíny, lipidy, povrchovo aktívne látky, polyméry a peptidy. Pri interakcii s vodou vytvárajú rôzne supramolekulárne štruktúry: monovrstvy, lipozómy, micely, dvojvrstvové membrány, vezikuly atď. V tomto prípade sa ukáže, že polárne skupiny sú orientované smerom ku kvapaline.
Zmysel a uplatnenie v živote
Okrem interakcie vody a ropy existuje množstvo dôkazov, že hydrofóbne látky sa nachádzajú takmer všade. Čisté povrchy kovov, polovodičov, ale aj zvieracej kože, listov rastlín, chitínového krytu hmyzu majú podobné vlastnosti.
V prírode sú dôležité oba druhy látok. Hydrofily sa teda využívajú pri transporte živín v živočíšnych a rastlinných organizmoch, konečných produktochvýmeny sa tiež vylučujú pomocou roztokov biologických tekutín. Nepolárne látky majú veľký význam pri tvorbe bunkových membrán so selektívnou permeabilitou. Preto takéto vlastnosti hrajú dôležitú úlohu v priebehu biologických procesov.
Vedci v posledných rokoch vyvíjajú stále nové a nové hydrofóbne látky, pomocou ktorých je možné chrániť rôzne materiály pred zmáčaním a znečistením, čím vznikajú dokonca samočistiace povrchy. Odevy, kovové výrobky, stavebné materiály, automobilové sklo – existuje mnoho oblastí použitia. Ďalšie štúdium tejto témy povedie k vývoju multifóbnych látok, ktoré sa stanú základom pre povrchy odpudzujúce nečistoty. Vytváraním takýchto materiálov môžu ľudia ušetriť čas, peniaze a zdroje a tiež bude možné znížiť mieru znečistenia prírody čistiacimi prostriedkami. Takže ďalší vývoj bude prínosom pre všetkých.
