Гидрофобное Взаимодействие

(от греч. Hydor-вода и phobos-боязнь, страх), сильное притяжение в воде между неполярными частицами (молекулами, остатками сложных молекул, частицами дисперсной фазы и т. П.). Причина Г. В.-большая энергия водородной связи между молекулами воды, превосходящая энергию их взаимод. С неполярными частицами. Термодинамич. Невыгодность контакта воды с неполярными в-вами (рассматриваемая как гидрофобность) и предопределяет сильное притяжение их молекул друг к другу. Г. В. Между неполярными атомными группами (углеводородными, галогенуглеродными и т. П.), входящими в состав большинства орг. Молекул, определяет особые св-ва их водных р-ров, в т. Ч. Способность к мицеллообразованию и солюбилизацию (резкое повышение р-римости неполярных в-в типа масел в мицеллярных р-рах).

Взаимод. Между неполярными группами, входящими в состав полимерных молекул, оказывает решающее влияние на их конформационное состояние в воде. В частности, устойчивость нативной конформации белковых молекул обусловлена определенной последовательностью расположения гидрофобных аминокислотных остатков в полипептидной цепочке. Г. В. Обеспечивает специфич. Взаимод. Ферментов с субстратами, самосборку и разл. Аспекты функционирования биомембран и др. Надмолекулярных структур. Г. В.-движущая сила адсорбции ПАВ из водных р-ров на границе с воздухом и неполярными жидкими и твердыми фазами ("маслами", гидрофобными минералами типа угля, серы, полимерами типа полиэтилена, полистирола, фторопластов и др.). С Г. В. Связана неустойчивость водных пленок между неполярными фазами, коагуляция и структурообразование в водных дисперсиях гидрофобных частиц (суспензиях, латексах, флотационных пульпах и др.).

Экспериментальные исследования Г. В. Основываются на изучении р-римости инертных газов, углеводородов и др. Неполярных в-в в воде, разнообразных термодинамич. И кинетич. Св-в водных р-ров орг. Соед., сил взаимод. Между макроскопич. Неполярными пов-стями. Они тесно связаны с изучением структуры воды с применением разл. Спектроскопич. Методик (оптич. Спектроскопии, диэлькометрии, ЯМР, рассеяния нейтронов и др.). В теоретич. Аспекте Г. В. Рассматривают в рамках общей проблемы влияния среды на меж молекулярные взаимодействия. Внедрение неполярной молекулы в воду невозможно без нарушения образуемой молекулами воды пространственной сетки прочных водородных связей. Для такого внедрения требуется значит. Затрата работы, т. Е. Повышается своб.

Энергия системы (изохорно-изотермич. Потенциал, или энергия Гельмгольца). В результате неполярные молекулы в воде начинают притягиваться, поскольку при их сближении термодинамически невыгодный контакт с водой в той или иной степени устраняется и своб. Энергия системы понижается. Вызываемые присутствием неполярной молекулы искажения в структуре воды могут передаваться на значит. Расстояния по цепочкам водородных связей и обусловливать дальнодействие сил Г. В. Эти искажения носят упорядоченный характер и сопровождаются уменьшением энтропии системы. Энтропийная природа Г. В. И проявляется в его усилении при повышении т-ры. Поскольку эффективный потенциал взаимод. Молекул в жидкой среде (т. Наз. Потенциал средней силы) представляет собой суммарный результат взаимод.

Большого числа молекул, точное определение его параметров является сложной теоретич. Задачей, решаемой в рамках разл. Моделей жидкого состояния (см. Жидкость). Энергия Г. В. Неполярных молекул в воде, отвечающая глубине потенциальной ямы, т. Е. Эффективная энергия межмол. Связи, может превосходить энергию дисперсионного взаимодействия этих же молекул в отсутствие среды (в вакууме). В отличие от потенциала взаимод. Молекул в отсутствие среды потенциал Г. В. Имеет осциллирующий характер (наблюдается чередование минимумов и максимумов с периодом порядка диаметра молекул среды). Взаимод. Между неполярными частицами, аналогичные по своей природе Г. В., имеют место не только в воде, но и в др. Жидкостях с высокой когезионной энергией (высоким поверхностным натяжением), напр.

В формамиде и глицерине. Это позволяет говорить о более общем явлении -лиофобном взаимодействии. Лиофобное взаимод. В принципе может осуществляться и между полярными в-вами. Так, адгезия гидрофильных стеклянных частиц усиливается при погружении в ртуть и сопровождается образованием вакуумной полости в контакте между частицами вследствие несмачивания гидрофильных поверхностей ртутью. Лит. Пчелин В. А., Гидрофобные взаимодействия в дисперсных системах, М., 1976. Коагуляционные контакты в дисперсных системах, М., 1982. В. В. Я минский. .