Nekdo v šoli je imel srečo pri pouku kemije ne samo, da je pisal dolgočasne teste in izračunal molsko maso ali navedel valenco, ampak je tudi opazoval, kako učitelj izvaja poskuse. V okviru poskusa so tekočine v epruvetah, kot po čarovništvu, nepredvidljivo spremenile barvo in kaj drugega bi lahko eksplodiralo ali lepo zagorelo. Morda ne tako spektakularni, a vseeno zanimivi poskusi, v katerih se uporabljajo hidrofilne in hidrofobne snovi. Mimogrede, kaj so in zakaj so radovedni?
Fizične lastnosti
Pri pouku kemije, ob pregledovanju naslednjega elementa iz periodnega sistema, pa tudi vseh osnovnih snovi, smo se nujno pogovarjali o njihovih različnih značilnostih. Posebej so se dotaknili njihovih fizikalnih lastnosti: gostota, agregacijsko stanje v normalnih pogojih, tališče in vrelišče, trdota, barva, električna prevodnost, toplotna prevodnost in mnoge druge. Včasih je bilo govora o lastnostih, kot sta hidrofobnost ali hidrofilnost, vendar o tem praviloma ne govorijo ločeno. Medtem je to precej zanimiva skupina snovi, ki jih je mogoče zlahka srečati v vsakdanjem življenju. Torej ni na mestubo izvedel več o njih.
Hidrofobne snovi
Primeri je mogoče zlahka vzeti iz življenja. Torej ne morete mešati vode z oljem - to vsi vedo. Preprosto se ne raztopi, ampak ostane lebdeti kot mehurčki ali film na površini, saj je njegova gostota manjša. Toda zakaj je to in katere druge hidrofobne snovi obstajajo?
Običajno v to skupino spadajo maščobe, nekatere beljakovine in nukleinske kisline ter silikoni. Ime snovi izhaja iz grških besed hydor - voda in phobos - strah, vendar to ne pomeni, da se molekule bojijo. Samo da so malo ali popolnoma netopni, imenujemo jih tudi nepolarni. Absolutna hidrofobnost ne obstaja, tudi tiste snovi, za katere se zdi, da sploh ne sodelujejo z vodo, jo še vedno adsorbirajo, čeprav v zanemarljivih količinah. V praksi je stik takega materiala z H2O videti kot film ali kapljice ali pa tekočina ostane na površini in dobi obliko kroglice, saj ima najmanjšo površino in zagotavlja minimalen stik.
Hidrofobne lastnosti so razložene s kemično strukturo nekaterih snovi. To je posledica nizke privlačnosti molekule vode, kot se na primer zgodi z ogljikovodiki.
Hidrofilne snovi
Ime te skupine, kot morda ugibate, izvira tudi iz grških besed. Toda v tem primeru je drugi del filije ljubezen in to odlično označuje odnos takšnih snovi z vodo -popolno "medsebojno razumevanje" in odlična topnost. Ta skupina, včasih imenovana "polarna", vključuje preproste alkohole, sladkorje, aminokisline itd. V skladu s tem imajo takšne lastnosti, saj imajo visoko energijo privlačnosti za molekulo vode. Strogo gledano, pravzaprav so vse snovi v večji ali manjši meri hidrofilne.
Amfifilnost
Ali se zgodi, da imajo hidrofobne snovi hkrati hidrofilne lastnosti? Izkazalo se je, da! Ta skupina snovi se imenuje difilna ali amfifilna. Izkazalo se je, da ima lahko ista molekula v svoji strukturi tako topne - polarne kot vodoodbojne - nepolarne elemente. Takšne lastnosti imajo na primer nekateri proteini, lipidi, površinsko aktivne snovi, polimeri in peptidi. Pri interakciji z vodo tvorijo različne supramolekularne strukture: monosloje, liposome, micele, dvoslojne membrane, vezikule itd. V tem primeru se izkaže, da so polarne skupine usmerjene proti tekočini.
Pomen in uporaba v življenju
Poleg interakcije vode in olja obstaja veliko dokazov, da hidrofobne snovi najdemo skoraj povsod. Torej imajo podobne lastnosti čiste površine kovin, polprevodnikov, pa tudi živalske kože, listov rastlin, hitina žuželk.
V naravi sta pomembni obe vrsti snovi. Tako se hidrofili uporabljajo pri transportu hranil v živalskih in rastlinskih organizmih, končnih produktihizmenjavo izločajo tudi z raztopinami bioloških tekočin. Nepolarne snovi so velikega pomena pri tvorbi celičnih membran s selektivno prepustnostjo. Zato imajo takšne lastnosti pomembno vlogo v poteku bioloških procesov.
Zadnja leta znanstveniki razvijajo vse več novih hidrofobnih snovi, s katerimi je mogoče zaščititi različne materiale pred močenjem in kontaminacijo ter tako ustvariti enakomerne samočistilne površine. Oblačila, kovinski izdelki, gradbeni materiali, avtomobilsko steklo - obstaja veliko področij uporabe. Nadaljnje preučevanje te teme bo pripeljalo do razvoja multifobičnih snovi, ki bodo postale osnova za površine, ki odbijajo umazanijo. Z ustvarjanjem tovrstnih materialov lahko ljudje prihranimo čas, denar in sredstva, s čistilnimi sredstvi pa bo mogoče zmanjšati tudi stopnjo onesnaženosti narave. Nadaljnji razvoj bo torej koristil vsem.
