hydrofobní látky. Co jsou hydrofobní látky? Hydrofilní a hydrofobní materiály

Státní vzdělávací instituce vyššího odborného vzdělávání

Ministerstvo zdravotnictví Ruské federace

(GBOU VPO NSMU Ministerstva zdravotnictví Ruska)

Ústav lékařské chemie

Esej

HYDROFILNÍ, HYDROFOBNÍ, AMPFIFNÍ LÁTKY: V PŘÍRODĚ A V LIDSKÉM TĚLE.

(přehled literatury)

Dokončeno:

Kontrolovány:

Úvod

Voda je jednou z nejběžnějších látek na Zemi. Pokrývá většinu zemského povrchu. Téměř všechny živé věci jsou tvořeny především vodou. U lidí se obsah vody v orgánech a tkáních pohybuje od 20 % (v kostní tkáni) do 85 % (v mozku). Asi 2/3 hmotnosti člověka tvoří voda, v těle medúzy až 95 % vody, i v suchých semenech rostlin je vody 10-12 %.

Voda má některé jedinečné vlastnosti. Tyto vlastnosti jsou pro živé organismy tak důležité, že si život bez této kombinace vodíku a kyslíku nelze představit.

Ve vztahu k vodě jsou všechny látky rozděleny do dvou skupin: hydrofilní - „milující vodu“ a hydrofobní – „bojí se vody“ (z řeckého „hydro“ – voda, „phileo“ – láska a „phobos“ – strach). Vlastnosti těchto látek, stejně jako jejich význam v přírodě, probereme v naší práci.

Hydrofilní a hydrofobní látky

Hydrofilní látky (řecky „hydro“ – voda, „phileo“ – láska) jsou látky, jejichž energie přitažlivosti k molekulám vody převyšuje energii vodíkových vazeb (energie přitažlivosti mezi molekulami vody), proto je mnoho hydrofilních látek ve vodě vysoce rozpustných. .

Hydrofilní látky intenzivně interagují s molekulami vody. Hydrofilnost je charakterizována velikostí adsorpční vazby látek s molekulami vody, tvorbou neurčitých sloučenin s nimi a rozdělením množství vody podle velikosti energie vazby. Hydrofilita je určena hlavně vazebnou energií adsorpční monovrstvy, protože následující vrstvy jsou mnohem slaběji vázány na látku. Hydrofilita může být vyjádřena adsorpčním teplem vodní páry nebo smáčecím teplem, stejně jako prací na smáčení jednotkového povrchu ostrova.

Hydrofobní látky (řecky "hydro" - voda, "phobos" - strach) - látky, jejichž energie přitahování molekul k molekulám vody je menší než energie vodíkových vazeb molekul vody. Mezi hydrofobní látky patří tuky, některé sacharidy (škrob, glykogen, vláknina), nukleové kyseliny, ATP, většina bílkovin, které jsou nerozpustné ve vodě.

Neexistují žádné absolutně hydrofobní ("vodu odpuzující") látky; i ty nejhydrofobnější - uhlovodíkové a fluorkarbonové - povrchy adsorbují vodu. Proto je hydrofobnost považována za malý stupeň hydrofilnosti.

G. a g. lze odhadnout, stejně jako smáčivost povrchu vodou (na vzduchu), hodnotou úhlu smáčení q: pro hydrofilní povrchy<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.

Hydrofilní jsou látky s polárním chem. vazby: halogenidy, oxidy a jejich hydráty, uhličitany, sírany, fosforečnany, křemičitany a hlinitokřemičitany (jíly, skla), jakož i buněčné membrány. Čisté povrchy kovů, uhlíku, polovodičů, látek sestávajících ze slabě polárních molekul, rostlinných listů, zvířecí kůže, hmyzího chitinového krytu jsou hydrofobní. Všechny polární skupiny, které tvoří molekuly tenzidů - tenzidů - COOH, -NH2, -SO3Na atd., jsou hydrofilní; uhlovodíkové radikály s nimi spojené jsou hydrofobní.

Amfifilní látky

Amfifilita je vlastnost molekul látek (obvykle organických), které mají jak hydrofilní, tak hydrofobní vlastnosti. Molekuly amfifilních sloučenin jsou podobné pulci: skládají se z dlouhého uhlovodíkového ocasu (obvykle tvořeného více než deseti skupinami CH2), který zajišťuje rozpustnost v nepolárních prostředích, a polární hlavy, která je zodpovědná za hydrofilní vlastnosti. Amfifilní sloučeniny tedy současně „milují“ jak vodu (to znamená, že jsou hydrofilní), tak nepolární rozpouštědla (vykazují hydrofobní vlastnosti).

V závislosti na typu hydrofilní skupiny se izolují amfifilní sloučeniny nesoucí nabitou kationtovou nebo aniontovou funkční skupinu a amfifilní sloučeniny s nenabitou funkční skupinou. Naprostá většina známých organických sloučenin nese více než jednu nabitou funkční skupinu. Příkladem takových látek jsou makromolekulární sloučeniny – proteiny, lipoproteiny, blokové kopolymery atd. Přítomnost terciární struktury v molekulách proteinů, která se tvoří jako výsledek intramolekulárních interakcí funkčních skupin (polárních nebo nepolárních) mezi sebou, sama o sobě dokládá amfifilní povahu těchto sloučenin.

Dalším příkladem amfifilních sloučenin je většina léčiv, jejichž molekuly kombinují sadu určitých funkčních skupin nezbytných pro účinnou vazbu na cílový receptor.

Amfifilní sloučeniny hrají ve volné přírodě zvláštní roli. Bez nich nemůže existovat žádný živočich ani rostlina. Právě z amfifilních molekul se skládá buněčná membrána, která odděluje živý organismus od nepřátelského vnějšího prostředí. Právě tyto molekuly tvoří vnitřní organely buňky, účastní se procesu jejího dělení a podílejí se na metabolismu s prostředím. Amfifilní molekuly nám slouží jako potrava a tvoří se v našem těle, podílejí se na vnitřní regulaci a koloběhu žlučových kyselin. Naše tělo obsahuje více než 10 % amfifilních molekul. Proto mohou být syntetické povrchově aktivní látky nebezpečné pro živé organismy a mohou například rozpouštět buněčnou membránu a vést k její smrti.

Závěr

V přírodě jsou důležité oba typy látek. Důkazů o tom, že hydrofobní látky se nacházejí téměř všude, najdete mnoho. Podobné vlastnosti tedy mají čisté povrchy kovů, polovodičů, ale i zvířecí kůže, listů rostlin, hmyzího chitinu. Hydrofily se zase využívají při transportu živin v organismech živočichů a rostlin, konečné produkty metabolismu se vylučují také 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 nové a nové hydrofobní látky, 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.

Bibliografie

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

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

3.http://pobiologiya.rf/ Biological-dictionary/G/265- Hydrofobní-látky

hydrofilní látky

hydrofilní látky (látky)

Pevné látky, které mají vlastnost být smáčeny vodou. Nesmáčené mastnými kapalinami.

Stručná elektronická referenční kniha o hlavních termínech týkajících se ropy a zemního plynu se systémem křížových odkazů. - M.: Ruská státní univerzita ropy a zemního plynu. I. M. Gubkina. M.A. Mokhov, L.V. Igrevsky, E.S. Novik. 2004 .

Podívejte se, co jsou „hydrofilní látky“ v jiných slovnících:

Hydrofilní masťové základy- Styl tohoto článku není encyklopedický nebo porušuje normy ruského jazyka. Článek by měl být opraven podle stylistických pravidel Wikipedie. Hlavní článek: Mastové základy Hydrofilní masťové základy masťové základy používané pro ... ... Wikipedia

hydrofilní- (z hydro a phyla) "vodomilné" látky, jejichž molekuly jsou elektropolární a snadno se spojují s molekulami vody. Opakem hydrofobních ("nemilujících vodu") látek... Počátky moderní přírodní vědy

Těsnící prostředky- vysokopolymerní hydrofilní látky používané ke zhutňování tekutých živných půd. V prostředí pro chemoorganotrofy jako U.v. použijte agar (viz) a želatinu (viz), pro autotrofní organismy silikagel (viz). Menší…… Slovník mikrobiologie

Látky schopné se hromadit (kondenzovat) na kontaktním povrchu dvou těles, nazývaném povrch fázové separace nebo povrch rozhraní. Na mezifázovém povrchu P. a. PROTI. vytvořit vrstvu s vysokou koncentrací adsorpce ... ... Velká sovětská encyklopedie

povrchově aktivní látky (tenzidy)- látky schopné adsorbovat se na fázovém rozhraní a způsobovat pokles povrchového (mezifázového) napětí. Typické povrchově aktivní látky jsou organické sloučeniny, jejichž molekuly obsahují lyofilní a lyofobní (obvykle hydrofilní a ... ... Encyklopedický slovník hutnictví

Povrchově aktivní látky- (a. povrchově aktivní látky; n. grenzflachenaktive Stoffe, oberflachenaktive Stoffe; f. látky tensio actives; a. povrchově aktivní látky), látky s asymetrickým mol. struktura, jejíž molekuly mají amfifilní strukturu, tzn. obsahují lyofilní a ... ... Geologická encyklopedie

povrchově aktivní látky- Povrchově aktivní látky Věci, které se mohou adsorbovat na rozhraní a způsobit zmenšení povrchu. (mezifázové) napětí. Typické povrchově aktivní látky - organické. sloučeniny, jejichž molekuly obsahují lyofilní a lyofobní (obvykle hydrofilní a hydrofobní) na ... Technická příručka překladatele

Druhy povrchově aktivních látek Látky s asymetrickou molekulární strukturou, jejichž molekuly mají amfifilní strukturu, tj. obsahují lyofilní a lyofobní (obvykle hydrofilní polární skupiny a hydrofobní radikály) atomové skupiny. difilní…… Mikroencyklopedie ropy a zemního plynu

Buněčné membrány- Tento termín má jiné významy, viz Membrána Obrázek buněčné membrány. Malé modrobílé kuličky odpovídají hydrofilním "hlavám" lipidů a čáry k nim připojené odpovídají hydrofobním "ocáskům". Na obrázku ... ... Wikipedie

Selektivní propustnost- Tento termín má jiné významy, viz Membrána Obrázek buněčné membrány. Malé modrobílé kuličky odpovídají hydrofilním "hlavám" lipidů a čáry k nim připojené odpovídají hydrofobním "ocáskům". Obrázek ukazuje ... ... Wikipedii

hydrofobní látky

Hydrofobní látky (látky)

Pevné látky, které nejsou smáčeny vodou. Mokré olejovými kapalinami.

Podívejte se, co jsou "Hydrofobní látky" v jiných slovnících:

Hydrofobní masťové základy- Hlavní článek: Mastové základy Hydrofobní masťové základy masťové základy určené pro lékové formy, jejichž účinné látky jsou hydrofobní. Skupina hydrofobních bází kombinuje báze a jejich složky, které mají různé ... ... Wikipedie

Hydrofobní nátěry- tenké vrstvy voděodolných látek na povrchu hydrofilních materiálů. Předměty G. se často nazývají vodoodpudivé, což je špatně, protože. molekuly vody se od nich neodpuzují, ale jsou přitahovány, ale extrémně slabě (viz Hydrofilita a ...

Výbušniny- (a. výbušniny, trhaviny; n. Sprengstoffe; f. explosifs; i. explosivos) chem. sloučeniny nebo směsi látek schopné za určitých podmínek extrémně rychlého (výbušného) samovolného šíření chem. transformace s uvolněním tepla ... Geologická encyklopedie

Výbušniny dusičnanu amonného- (a. amonné výbušniny, dusičnan amonný; n. Ammonsalpetersprengstoffe, Ammonnitrat sprengstoffe, ANC Sprengstoffe; f. explosifs nitres; i. explosivos de nitrato amonico) výbušné směsi, hl. složka k ryh Dusičnan amonný. ... ... Geologická encyklopedie

Hematoencefalická bariéra- Vztah buněk mozkové tkáně a kapilár: 1. Ependyma 2. Neuron 3. Axon 4. Schwannova buňka 5. Astrocyt 6 ... Wikipedia

Termín hydrofilita (odvozený ze starořeckých slov „voda“ a „láska“) je charakteristikou intenzity interakce látky s vodou na molekulární úrovni, to znamená schopnosti materiálu intenzivně absorbovat vlhkost, stejně jako vysoká smáčivost vody povrchem látky. Tento koncept lze přisoudit jak pevným látkám, jako vlastnosti povrchu, tak jednotlivým iontům, atomům, molekulám a jejich skupinám.

Hydrofilita charakterizuje hodnotu vazby adsorpčních molekul vody s molekulami látky, v tomto případě vznikají sloučeniny, ve kterých je množství vody rozděleno podle hodnot vazebné energie.

Hydrofilita je vlastní látkám, které mají iontové krystalové mřížky (hydroxidy, oxidy, sírany, silikáty, jíly, fosfáty, skla atd.), které mají polární skupiny -OH, -NO 2, -COOH atd. hydrofilita a hydrofobicita- speciální případy interakce látek s rozpouštědly (lyofilita, lyofobnost).

Hydrofobnost lze považovat za malý stupeň hydrofilnosti, protože mezi molekulami jakéhokoli tělesa a vodou bude vždy více či méně přítomno působení mezimolekulárních přitažlivých sil. Hydrofilitu a hydrofobicitu lze rozlišit podle toho, jak se kapka vody rozlije na tělese s hladkým povrchem. Kapka se rozprostře zcela na hydrofilním povrchu a částečně na hydrofobním, přičemž velikost úhlu svíraného mezi povrchem smáčeného materiálu a kapkou je ovlivněna stupněm hydrofobnosti daného tělesa. Hydrofilní látky jsou látky, ve kterých je síla molekulárních (iontových, atomových) interakcí poměrně velká. Hydrofobní jsou kovy, které neobsahují oxidové filmy, organické sloučeniny, které mají v molekule uhlovodíkové skupiny (vosky, tuky, parafíny, některé plasty), grafit, síra a další látky, které mají slabou interakci na mezimolekulární úrovni.

Pojmy hydrofilita a hydrofobicita jsou aplikovány jak na tělesa a jejich povrchy, tak na jednotlivé molekuly nebo jednotlivé části molekul. Například molekuly povrchově aktivních látek obsahují polární (hydrofilní) a uhlovodíkové (hydrofobní) sloučeniny. Hydrofilita povrchové části těla se může díky adsorpci takových látek dramaticky změnit.

Hydrofilizace je proces zvyšování hydrofilnosti a hydrofobizace je proces jejího snižování. Tyto jevy mají velký význam v kosmetickém průmyslu, v textilní technologii pro hydrofilizaci tkanin (vláken) pro zlepšení kvality praní, bělení, barvení atd.

Hydrofilita v kosmetice

Parfémový a kosmetický průmysl vyrábí hydrofilní krémy a gely, které chrání pokožku před nečistotami nerozpustnými ve vodě. Tyto produkty obsahují hydrofilní složky, které tvoří film, který zabraňuje pronikání ve vodě nerozpustných škodlivin do povrchové vrstvy pokožky.

Hydrofilní krémy jsou vyrobeny z emulze, která je stabilizována vhodnými emulgátory nebo na bázi voda-olej-voda, olej-voda. Kromě toho k nim patří dispergované koloidní systémy, ve kterých jsou stabilizovány hydrofilní povrchově aktivní složky a sestávající z ve vodě dispergovaných nebo směsných vodně-glykolových rozpouštědel vyšších mastných kyselin nebo alkoholů.

Hydrogely (hydrofilní gely) se připravují ze základů tvořených vodou, směsným nevodným nebo hydrofilním rozpouštědlem (ethylalkohol, propylenglykol, glycerin) a hydrofilním gelujícím činidlem (deriváty celulózy, karbomery).

Hydrofilní vlastnosti krémů a gelů:

rychle a dobře se vstřebává;

vyživují pokožku

po jejich aplikaci nezanechává pocit mastnoty;

· vyčistit pleť;

zpevňující účinek na pokožku;

snížit účinek negativních faktorů životního prostředí;

pomáhají pokožce zachovat její přirozenou schopnost regenerace.

Hydrofilní krémy a gely jsou určeny k ochraně pokožky při práci s vodou nemísitelnými oleji, topným olejem, naftou, barvami, pryskyřicemi, grafitem, sazemi, organickými rozpouštědly, chladicími mazivy, stavební pěnou a řadou dalších mírně agresivních látek. Jsou také nepostradatelné při opravě auta, opravě bytu, při stavbě, ve venkovském domě při práci s hnojivy a půdou.

Společnost "KorolevPharm" vyrábí různé druhy parfémů a kosmetických výrobků, včetně hydrofilních a hydrofobních krémů. Podnik je smluvním výrobcem a provádí všechny fáze výroby: vývoj receptury, certifikace, zahájení výroby, sériová výroba. Výrobní areál je vybaven moderním zařízením.

Podnik je certifikován pro splnění požadavků

Někteří lidé ve škole měli 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 to je a proč jsou zvědaví?

Fyzikální vlastnosti

V hodinách chemie, když jsme procházeli dalším prvkem z periodické tabulky, stejně jako všemi základními látkami, jsme nutně mluvili o jejich různých vlastnostech. Dotklo se zejména jejich fyzikálních vlastností: hustota za normálních podmínek body tání a varu, tvrdost, barva, elektrická vodivost, tepelná vodivost a mnoho dalších. Někdy se hovořilo o takových vlastnostech, jako je hydrofobnost 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. Bylo by tedy užitečné se o nich dozvědět více.

hydrofobní látky

Příklady si 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 tomu tak je a jaké další hydrofobní látky existují?

Obvykle do této skupiny patří tuky, některé bílkoviny a 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. Neexistuje žádná absolutní hydrofobnost, dokonce i ty látky, které, jak by se zdálo, s vodou vůbec neinteragují, ji stále adsorbují, i když v zanedbatelném množství. V praxi vypadá kontakt takového materiálu s H20 jako film nebo kapičky, nebo kapalina zůstává na povrchu a má formu koule, protože má nejmenší povrch a poskytuje minimální kontakt.

Některým látkám jsou přisuzovány hydrofobní vlastnosti. To je způsobeno nízkou mírou přitažlivosti k tomu, 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. Mají tedy takové vlastnosti, protože mají vysokou energii přitažlivosti k molekule vody. Přísně vzato, obecně jsou všechny látky ve větší či menší míře hydrofilní.

Amfifilita

Je ale možné, 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, liposomy, micely, dvouvrstvé membrány, vezikuly atd. V tomto případě se polární skupiny ukazují jako orientované směrem ke kapalině.

Smysl a uplatnění v životě

Kromě interakce vody a ropy lze najít mnoho důkazů o tom, že hydrofobní látky se nacházejí téměř všude. Podobné vlastnosti tedy mají čisté povrchy kovů, polovodičů, ale i zvířecí kůže, listů rostlin, hmyzího chitinu.

V přírodě jsou důležité oba typy látek. Hydrofily se tedy uplatňují v transportu v organismech živočichů a rostlin, koncové produkty metabolismu se vylučují i pomocí roztoků biologických tekutin. Nepolární látky mají velký význam při tvorbě buněčných membrán, proto tyto vlastnosti hrají důležitou roli v průběhu biologických procesů.

Vědci v posledních letech vyvíjejí stále nové a nové hydrofobní látky, 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. Vytvořením takových materiálů mohou lidé ušetřit čas, peníze a prostředky a také bude možné snížit míru čisticích prostředků. Takže další vývoj bude přínosem pro všechny.