substanțe hidrofobe. Ce sunt substanțele hidrofobe? Materiale hidrofile și hidrofobe

Instituție de învățământ de stat de învățământ profesional superior

Ministerul Sănătății al Federației Ruse

(GBOU VPO NSMU al Ministerului Sănătății al Rusiei)

Departamentul de Chimie Medicală

Eseu

SUBSTANȚE HIDROFILE, HIDROFOBE, AMFIFICE: ÎN NATURĂ ȘI ÎN CORPUL UM.

(Revizuire de literatura)

Efectuat:

Verificat:

Introducere

Apa este una dintre cele mai comune substanțe de pe pământ. Acoperă cea mai mare parte a suprafeței pământului. Aproape toate viețuitoarele sunt formate în principal din apă. La om, conținutul de apă din organe și țesuturi variază de la 20% (în țesutul osos) la 85% (în creier). Aproximativ 2/3 din masa unei persoane este apă, în corpul unei meduze până la 95% din apă, chiar și în semințele de plante uscate, apa este de 10-12%.

Apa are unele proprietăți unice. Aceste proprietăți sunt atât de importante pentru organismele vii încât este imposibil să ne imaginăm viața fără această combinație de hidrogen și oxigen.

În ceea ce privește apa, toate substanțele sunt împărțite în două grupe: hidrofile - „apa iubitoare” și hidrofobe - „teamă de apă” (din grecescul „hydro” - apă, „phileo” - dragoste și „phobos” - frică). Proprietățile acestor substanțe, precum și semnificația lor în natură, vor fi discutate în lucrarea noastră.

Substanțe hidrofile și hidrofobe

Substanțele hidrofile (greacă „hidro” - apă, „phileo” - dragoste) sunt substanțe a căror energie de atracție față de moleculele de apă depășește energia legăturilor de hidrogen (energia de atracție dintre moleculele de apă), prin urmare multe substanțe hidrofile sunt foarte solubile în apă .

Substanțele hidrofile interacționează intens cu moleculele de apă. Hidrofilitatea se caracterizează prin mărimea legăturii de adsorbție a substanțelor cu moleculele de apă, formarea de compuși nedeterminați cu acestea și distribuția cantității de apă în funcție de mărimea energiei de legătură. Hidrofilitatea este determinată în principal de energia de legare a monostratului de adsorbție, deoarece straturile ulterioare sunt mult mai slab legate de substanță. Hidrofilitatea poate fi exprimată prin căldura de adsorbție a vaporilor de apă sau căldura de umectare, precum și prin munca de umezire a unei suprafețe unitare a insulei.

Substanțe hidrofobe (greacă „hidro” – apă, „phobos” – frică) – substanțe a căror energie de atracție a moleculelor către moleculele de apă este mai mică decât energia legăturilor de hidrogen ale moleculelor de apă. Substanțele hidrofobe includ grăsimi, unii carbohidrați (amidon, glicogen, fibre), acizi nucleici, ATP, majoritatea proteinelor care sunt insolubile în apă.

Nu există substanțe absolut hidrofobe („repelente la apă”); chiar si cele mai hidrofobe - hidrocarburi si fluorocarburi - suprafete absorb apa. Prin urmare, hidrofobicitatea este considerată un grad mic de hidrofilitate.

G. și g. pot fi estimate, precum și umecbilitatea suprafeței de apă (în aer), prin valoarea unghiului de umectare q: pentru suprafețe hidrofile<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.

Hidrofilele sunt substanțe cu chimie polară. legături: halogenuri, oxizi și hidrații acestora, carbonați, sulfați, fosfați, silicați și aluminosilicați (argile, sticlă), precum și membranele celulare. Suprafețele curate de metale, carbon, semiconductori, substanțe formate din molecule slab polare, frunze de plante, piele de animale, înveliș de chitină de insecte sunt hidrofobe. Toate grupările polare care alcătuiesc moleculele de surfactanți - surfactanți - COOH, -NH2, -SO3Na etc., sunt hidrofile; radicalii hidrocarburi asociati acestora sunt hidrofobi.

Substanțe amfifile

Amfifilicitatea este o proprietate a moleculelor de substanțe (de obicei organice) care au atât proprietăți hidrofile, cât și proprietăți hidrofobe. Moleculele compușilor amfifili sunt similare cu un mormoloc: sunt formate dintr-o coadă lungă de hidrocarbură (de obicei construită din mai mult de zece grupe CH2), care asigură solubilitatea în medii nepolare și un cap polar, care este responsabil pentru proprietățile hidrofile. Astfel, compușii amfifilici „iubesc” simultan atât apa (adică sunt hidrofili), cât și solvenții nepolari (prezentă proprietăți hidrofobe).

În funcție de tipul de grupare hidrofilă, se izolează compușii amfifili care poartă o grupă funcțională cationică sau anioică încărcată și compușii amfifilici cu o grupare funcțională neîncărcată. Marea majoritate a compușilor organici cunoscuți poartă mai mult de o grupare funcțională încărcată. Un exemplu de astfel de substanțe sunt compușii macromoleculari - proteine, lipoproteine, copolimeri bloc etc. Prezența unei structuri terțiare în moleculele proteice, care se formează ca urmare a interacțiunilor intramoleculare ale grupurilor funcționale (polare sau nepolare) între ele, demonstrează în sine natura amfifilă a acestor compuși.

Un alt exemplu de compuși amfifilici sunt majoritatea medicamentelor, ale căror molecule combină un set de anumite grupe funcționale necesare pentru legarea eficientă la receptorul țintă.

Compușii amfifili joacă un rol special în viața sălbatică. Nici un animal sau plantă nu poate exista fără ele. Din moleculele amfifile constă membrana celulară, care separă organismul viu de mediul extern ostil. Aceste molecule sunt cele care alcătuiesc organelele interne ale celulei, participă la procesul de diviziune a acesteia și sunt implicate în metabolismul cu mediul. Moleculele amfifile servesc drept hrană pentru noi și se formează în corpul nostru, participă la reglarea internă și la ciclul acizilor biliari. Corpul nostru conține mai mult de 10% molecule amfifile. De aceea, agenții tensioactivi sintetici pot fi periculoși pentru organismele vii și, de exemplu, pot dizolva membrana celulară și pot duce la moartea acesteia.

Concluzie

În natură, ambele tipuri de substanțe sunt importante. Puteți găsi o mulțime de dovezi că substanțele hidrofobe se găsesc aproape peste tot. Astfel, suprafețele curate de metale, semiconductori, precum și pielea animalelor, frunzele plantelor, acoperirea cu chitină de insecte au proprietăți similare. La rândul lor, hidrofilele sunt utilizate în transportul nutrienților în organismele animalelor și plantelor, produsele finale ale metabolismului sunt, de asemenea, excretați folosind soluții de fluide biologice. Substanțele nepolare sunt de mare importanță în formarea membranelor celulare cu permeabilitate selectivă. De aceea, astfel de proprietăți joacă un rol important în cursul proceselor biologice. În ultimii ani, oamenii de știință au dezvoltat din ce în ce mai multe noi substanțe hidrofobe cu ajutorul cărora este posibilă protejarea diferitelor materiale de umezire și contaminare, creând astfel suprafețe chiar și autocurățabile. Îmbrăcăminte, produse metalice, materiale de construcție, sticlă auto - există multe domenii de aplicare. Studierea ulterioară a acestui subiect va duce la dezvoltarea unor substanțe multifobe care vor deveni baza pentru suprafețele care resping murdăria. Prin crearea unor astfel de materiale, oamenii pot economisi timp, bani și resurse și, de asemenea, va fi posibilă reducerea gradului de poluare a naturii cu produse de curățare. Deci, evoluțiile ulterioare vor aduce beneficii tuturor.

Bibliografie

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://pobiologiya.rf/ Dicționar-biologic/G/265- Substanțe-hidrofobe

substanțe hidrofile

Substanțe hidrofile (substanțe)

Solide care au proprietatea de a fi umezite de apă. Nu este umezit de lichide uleioase.

Scurtă carte electronică de referință privind principalii termeni de petrol și gaze cu un sistem de referințe încrucișate. - M.: Universitatea de Stat Rusă de Petrol și Gaze. I. M. Gubkina. M.A. Mohov, L.V. Igrevsky, E.S. Novik. 2004 .

Vedeți ce sunt „substanțe hidrofile” în alte dicționare:

Baze de unguent hidrofile- Stilul acestui articol nu este enciclopedic sau încalcă normele limbii ruse. Articolul ar trebui corectat conform regulilor stilistice ale Wikipedia. Articolul principal: Baze de unguent Baze de unguent hidrofile Baze de unguent utilizate pentru ... ... Wikipedia

hidrofil- (din hidro și phyla) substanțe „iubitoare de apă” ale căror molecule sunt electropolare și se combină ușor cu moleculele de apă. Opusul substanțelor hidrofobe („nu iubește apa”)... Începuturile științelor naturale moderne

Agenți de etanșare- substanțe hidrofile cu înaltă polimerizare utilizate pentru compactarea mediilor nutritive lichide. În medii pentru chemoorganotrofi precum U.v. utilizați agar (vezi) și gelatină (vezi), pentru organismele autotrofe silicagel (vezi). Mai puțin… … Dicţionar de microbiologie

Substanțe capabile să se acumuleze (condensare) pe suprafața de contact a două corpuri, numite suprafață de separare a fazelor sau suprafață interfață. Pe suprafața interfață P. a. V. formează un strat de concentrație mare de adsorbție ...... Marea Enciclopedie Sovietică

surfactanți (surfactanți)- substanțe capabile să fie adsorbite pe interfața de fază și să provoace scăderea tensiunii superficiale (interfaciale). Surfactanții tipici sunt compuși organici ale căror molecule conțin liofile și liofobe (de obicei hidrofile și ... ... Dicţionar enciclopedic de metalurgie

Surfactanți- (a. surfactanți; n. grenzflachenaktive Stoffe, oberflachenaktive Stoffe; f. substanțe tensio actives; și. tensioactivi), substanțe cu un mol asimetric. structură, ale cărei molecule au o structură amfifilă, adică conțin liofil și ...... Enciclopedia Geologică

surfactanți- Surfactanți Lucruri care pot fi adsorbite pe interfață și provoacă o scădere a suprafeței. tensiune (interfacială). Surfactanți tipici - organici. compuși ale căror molecule conțin liofile și liofobe (de obicei hidrofile și hidrofobe) la ... Manualul Traducătorului Tehnic

Specii de surfactant Substanțe cu o structură moleculară asimetrică, ale căror molecule au o structură amfifilă, adică conțin grupări atomice liofile și liofobe (de obicei grupări polare hidrofile și radicali hidrofobi). difilic…… Microenciclopedie de petrol și gaze

Membrane celulare- Acest termen are alte semnificații, vezi Membrană O imagine a unei membrane celulare. Bilele mici albastre și albe corespund „capetelor” hidrofile ale lipidelor, iar liniile atașate acestora corespund „cozilor” hidrofobe. În figură ...... Wikipedia

Permeabilitate selectivă- Acest termen are alte semnificații, vezi Membrană O imagine a unei membrane celulare. Bilele mici albastre și albe corespund „capetelor” hidrofile ale lipidelor, iar liniile atașate acestora corespund „cozilor” hidrofobe. Figura arată ...... Wikipedia

substanțe hidrofobe

Substanțe hidrofobe (substanțe)

Solide care nu sunt umezite de apă. Udați cu lichide uleioase.

Vedeți ce sunt „substanțe hidrofobe” în alte dicționare:

Baze de unguent hidrofobe- Articolul principal: Baze de unguent Baze de unguent hidrofobe Baze de unguent destinate formelor de dozare ale căror ingrediente active sunt hidrofobe. Grupul de baze hidrofobe combină baze și componentele lor care au diferite ... ... Wikipedia

Acoperiri hidrofobe- straturi subtiri de substante rezistente la apa pe suprafata materialelor hidrofile. G. articolele sunt adesea numite hidrofuge, ceea ce este greșit, deoarece. moleculele de apă nu se resping de ele, ci sunt atrase, dar extrem de slab (vezi Hidrofilitatea și ...

Explozivi- (a. explozivi, agenti de sablare; n. Sprengstoffe; f. explozivi; i. explosivos) chimic. compuși sau amestecuri de substanțe capabile, în anumite condiții, de autopropagare chimică extrem de rapidă (explozivă). transformare cu degajare de căldură... Enciclopedia Geologică

Explozivi cu nitrat de amoniu- (a. explozivi de amoniu, azotat de amoniu; n. Ammonsalpetersprengstoffe, Ammonnitrat sprengstoffe, ANC Sprengstoffe; f. explosifs nitres; i. explosivos de nitrato amonico) amestecuri explozive, principal. componentă a ryh Nitrat de amoniu. ...... Enciclopedia Geologică

Bariera hemato-encefalică- Relația dintre celulele țesutului cerebral și capilarele: 1. Ependim 2. Neuron 3. Axon 4. Celula Schwann 5. Astrocitul 6 ... Wikipedia

Termenul de hidrofilitate (derivat din cuvintele grecești antice „apă” și „dragoste”) este o caracteristică a intensității interacțiunii unei substanțe cu apa la nivel molecular, adică capacitatea materialului de a absorbi intens umiditatea, precum şi umecbilitatea ridicată a apei de către suprafaţa substanţei. Acest concept poate fi atribuit atât solidelor, ca proprietate a suprafeței, cât și ionilor individuali, atomilor, moleculelor și grupurilor acestora.

Hidrofilitatea caracterizează valoarea legăturii moleculelor de apă de adsorbție cu moleculele unei substanțe; în acest caz, se formează compuși în care cantitatea de apă este distribuită în funcție de valorile energiei de legare.

Hidrofilia este inerentă substanțelor care au rețele cristaline ionice (hidroxizi, oxizi, sulfați, silicați, argile, fosfați, sticle etc.), având grupări polare -OH, -NO 2, -COOH etc. hidrofilitate și hidrofobicitate- cazuri speciale de interactiune a substantelor cu solventi (liofilitate, liofobicitate).

Hidrofobia poate fi considerată ca un grad mic de hidrofilitate, deoarece acțiunea forțelor intermoleculare de atracție va fi întotdeauna mai mult sau mai puțin prezentă între moleculele oricărui corp și apă. Hidrofilitatea și hidrofobia pot fi distinse prin modul în care o picătură de apă se răspândește pe un corp cu o suprafață netedă. Picătura se va răspândi complet pe suprafața hidrofilă, și parțial pe cea hidrofobă, în timp ce valoarea unghiului format între suprafața materialului umezit și picătură este afectată de gradul de hidrofobic al corpului dat. Substanțele hidrofile sunt substanțe în care puterea interacțiunilor moleculare (ionice, atomice) este destul de mare. Hidrofobe sunt metalele care sunt lipsite de pelicule de oxid, compuși organici care au grupări hidrocarburi în moleculă (ceară, grăsimi, parafine, unele materiale plastice), grafit, sulf și alte substanțe care au interacțiune slabă la nivel intermolecular.

Conceptele de hidrofilitate și hidrofobicitate sunt aplicate atât corpurilor și suprafețelor acestora, cât și moleculelor individuale sau părților individuale de molecule. De exemplu, moleculele de substanțe active de suprafață conțin compuși polari (hidrofili) și hidrocarburi (hidrofobi). Hidrofilitatea părții de suprafață a corpului se poate schimba dramatic datorită adsorbției unor astfel de substanțe.

Hidrofilizarea este procesul de creștere a hidrofilității, iar hidrofobizarea este procesul de reducere a acesteia. Aceste fenomene sunt de mare importanță în industria cosmetică, în tehnologia textilă pentru hidrofilizarea țesăturilor (fibrelor) pentru îmbunătățirea calității spălării, albirii, vopsirii etc.

Hidrofilitatea în cosmetică

Industria parfumurilor și cosmeticelor produce creme și geluri hidrofile care protejează pielea de impuritățile care sunt insolubile în apă. Aceste produse conțin componente hidrofile care formează o peliculă care împiedică pătrunderea poluanților insolubili în apă în stratul de suprafață al pielii.

Cremele hidrofile sunt realizate dintr-o emulsie care este stabilizată cu emulgatori corespunzători sau cu o bază apă-ulei-apă, ulei-apă. În plus, acestea includ sisteme coloidale dispersate în care componentele tensioactive hidrofile sunt stabilizate și constau din solvenți dispersați în apă sau amestecați apă-glicol ai acizilor grași sau alcoolilor superiori.

Hidrogelurile (gelurile hidrofile) sunt preparate din baze formate din apă, un solvent mixt neapos sau hidrofil (alcool etilic, propilenglicol, glicerină) și un agent de gelifiere hidrofil (derivați de celuloză, carbomeri).

Proprietățile hidrofile ale cremelor și gelurilor:

rapid și bine absorbit;

hrănește pielea

dupa aplicarea lor nu lasa senzatie de grasime;

· curata pielea;

efect de fermitate asupra pielii;

reduce efectul factorilor negativi de mediu;

ajuta pielea sa-si mentina capacitatea naturala de a se regenera.

Cremele și gelurile hidrofile sunt concepute pentru a proteja pielea atunci când se lucrează cu uleiuri nemiscibile cu apă, păcură, petrol, vopsele, rășini, grafit, funingine, solvenți organici, lubrifianți de răcire, spumă de construcție și numeroase alte substanțe ușor agresive. De asemenea, sunt indispensabile atunci când reparați o mașină, reparați un apartament, în timpul construcției, într-o casă de țară când lucrați cu îngrășăminte și sol.

Compania „KorolevPharm” produce diverse tipuri de parfumerie și produse cosmetice, inclusiv creme hidrofile și hidrofobe. Întreprinderea este producător prin contract și realizează toate etapele producției: dezvoltarea formulării, certificarea, pornirea producției, producția în serie. Locul de producție este dotat cu echipamente moderne.

Întreprinderea este certificată pentru conformitatea cu cerințele

Unii oameni de la școală au avut noroc la ora de chimie nu numai că au scris teste plictisitoare și au calculat masa molară sau au indicat valența, ci și că au urmărit modul în care profesorul conduce experimentele. În mod invariabil, ca parte a experimentului, ca prin magie, lichidele din eprubete își schimbau culoarea în mod imprevizibil, iar altceva putea exploda sau arde frumos. Poate nu chiar atât de spectaculoase, dar totuși interesante experimente în care se folosesc substanțe hidrofile și hidrofobe. Apropo, ce este și de ce sunt ei curioși?

Proprietăți fizice

La lecțiile de chimie, parcurgând următorul element din tabelul periodic, precum și toate substanțele de bază, am vorbit neapărat despre diferitele lor caracteristici. În special, au fost atinse proprietățile lor fizice: densitate, în condiții normale, puncte de topire și de fierbere, duritate, culoare, conductivitate electrică, conductivitate termică și multe altele. Uneori s-a vorbit despre caracteristici precum hidrofobicitatea sau hidrofilitatea, dar, de regulă, nu vorbesc despre acest lucru separat. Între timp, acesta este un grup destul de interesant de substanțe care pot fi întâlnite cu ușurință în viața de zi cu zi. Așa că ar fi util să aflați mai multe despre ei.

substanțe hidrofobe

Exemplele pot fi luate cu ușurință din viață. Deci, nu puteți amesteca apa cu ulei - toată lumea știe acest lucru. Pur și simplu nu se dizolvă, ci rămâne plutind ca bule sau o peliculă la suprafață, deoarece densitatea sa este mai mică. Dar de ce există aceasta și ce alte substanțe hidrofobe există?

De obicei, acest grup include grăsimi, unele proteine și siliconi. Numele substanțelor provine de la cuvintele grecești hydor - apă și phobos - frică, dar asta nu înseamnă că moleculele se tem. Doar că sunt puțin sau complet insolubile, se mai numesc și nepolare. Nu există hidrofobicitate absolută, chiar și acele substanțe care, s-ar părea, nu interacționează deloc cu apa, totuși o adsorb, deși în cantități neglijabile. În practică, contactul unui astfel de material cu H 2 O arată ca un film sau picături, sau lichidul rămâne la suprafață și ia forma unei bile, deoarece are cea mai mică suprafață și asigură un contact minim.

Proprietățile hidrofobe sunt atribuite anumitor substanțe. Acest lucru se datorează ratei scăzute de atracție față de modul în care se întâmplă, de exemplu, cu hidrocarburile.

substanțe hidrofile

Numele acestui grup, după cum ați putea ghici, provine și din cuvinte grecești. Dar, în acest caz, a doua parte a philia este dragostea, iar aceasta caracterizează perfect relația acestor substanțe cu apa - „înțelegere reciprocă” completă și solubilitate excelentă. Acest grup, numit uneori „polar”, include alcooli simpli, zaharuri, aminoacizi etc. Prin urmare, au astfel de caracteristici, deoarece au o energie mare de atracție față de molecula de apă. Strict vorbind, în general, toate substanțele sunt hidrofile într-o măsură mai mare sau mai mică.

Amfifilicitate

Dar este posibil ca substanțele hidrofobe să aibă simultan proprietăți hidrofile? Se dovedește că da! Acest grup de substanțe se numește difil sau amfifil. Se pare că aceeași moleculă poate avea în structura sa atât elemente solubile - polare, cât și hidrofuge - nepolare. Astfel de proprietăți, de exemplu, au unele proteine, lipide, agenți tensioactivi, polimeri și peptide. Atunci când interacționează cu apa, ele formează diverse structuri supramoleculare: monostraturi, lipozomi, micelii, membrane cu două straturi, vezicule etc. În acest caz, grupările polare se dovedesc a fi orientate spre lichid.

Sensul și aplicarea în viață

Pe lângă interacțiunea dintre apă și ulei, se pot găsi o mulțime de dovezi că substanțele hidrofobe se găsesc aproape peste tot. Astfel, suprafețele curate de metale, semiconductori, precum și pielea animalelor, frunzele plantelor, acoperirea cu chitină de insecte au proprietăți similare.

În natură, ambele tipuri de substanțe sunt importante. Astfel, hidrofilele sunt utilizate în transportul în organismele animalelor și plantelor, produsele finale ale metabolismului sunt, de asemenea, excretați folosind soluții de fluide biologice. Substanțele nepolare sunt de mare importanță în formarea membranelor celulare, motiv pentru care astfel de proprietăți joacă un rol important în cursul proceselor biologice.

În ultimii ani, oamenii de știință au dezvoltat din ce în ce mai multe noi substanțe hidrofobe cu ajutorul cărora este posibilă protejarea diferitelor materiale de umezire și contaminare, creând astfel suprafețe chiar și autocurățabile. Îmbrăcăminte, produse metalice, materiale de construcție, sticlă auto - există multe domenii de aplicare. Studierea ulterioară a acestui subiect va duce la dezvoltarea unor substanțe multifobe care vor deveni baza pentru suprafețele care resping murdăria. Prin crearea unor astfel de materiale, oamenii pot economisi timp, bani și resurse și, de asemenea, va fi posibilă reducerea gradului de produse de curățare. Deci, evoluțiile ulterioare vor aduce beneficii tuturor.