гідрофобність вікіпедія
Крапля води на гідрофобною поверхні трави
Гідрофобність (від грец. Ὕδωρ - вода і φόβος - боязнь, страх) - це фізична властивість молекули. яка «прагне» уникнути контакту з водою [1]. Сама молекула в цьому випадку називається гідрофобною.
Гідрофобні молекули зазвичай неполярних і «віддають» перебувати серед інших нейтральних молекул і неполярних розчинників. Тому вода на гідрофобною поверхні, володіє високим значенням кута змочування. збирається в краплі. А при додаванні в воду гідрофобних рідин, в залежності від щільності, вони збираються в ізольовані згустки, або розподіляються по поверхні води, як відбувається з нафтою.
Гідрофобними є молекули алканів. масел. жирів і інших подібних матеріалів. Гідрофобні матеріали використовуються для очищення води від нафти, видалення розливів нафти і хімічних процесів поділу полярних і неполярних речовин.
Слово «гідрофобний» часто використовується як синонім до слова «ліпофільний» - «жіролюбівий», хоча це не зовсім коректно. Дійсно, гідрофобні речовини в цілому ліпофільних, але серед них є і виключення - наприклад, силікони. фторопласт.
Хімічні основи [| ]
Згідно термодинаміки. матерія прагне до стану з мінімальною енергією, а зв'язування знижує хімічну енергію. Молекули води поляризовані і здатні утворювати між собою водневі зв'язку. чим пояснюються багато унікальні властивості води. У той же час, гідрофобні молекули не поляризоване і не здатні утворювати водневі зв'язки, тому вода відштовхує такі молекули, вважаючи за краще утворювати зв'язки всередині себе. Саме цей ефект визначає гідрофобна взаємодія, зване так не зовсім коректно, тому що його джерелом є взаємодія гідрофільних молекул води між собою. [2] Так, дві несмешивающиеся фази (гідрофільна і гідрофобна) будуть знаходитися в такому стані, де поверхня їх контакту буде мінімальною. Даний ефект можна спостерігати в явищі поділу фаз. що відбувається, наприклад, при розшаруванні водно-масляної емульсії.
Сверхгідрофобность [| ]
Крапля на поверхні Лотоса.
Сверхгідрофобние матеріали мають поверхні, надзвичайно не схильні до змочування (з кутом контакту з водою, що перевищує 150 °). Багато з подібних матеріалів, виявлених в природі, підкоряються закону каси і є двофазним на субмікронних рівні, причому одним з компонентів є повітря. Ефект лотоса заснований на цьому принципі. Прикладом сверхгідрофобного матеріалу-биомиметика в нанотехнології є нанопін-плівка (англ.) Рос .. Показано, що поверхня пентоксіда ванадію може перемикатися між сверхгідрофобностью (англ.) Рос. і сверхгідрофільностью під дією УФ випромінювання [3]. Згідно з цим дослідженням, будь-яку поверхню можна наділити подібним властивістю шляхом нанесення на неї суспензії розеткообразних частинок V2 O5. наприклад, за допомогою струменевого принтера. Тут гидрофобность також викликається міжшаровими повітряними порожнинами (розділеними відстанями 2.1 нм). Механізм дії УФ випромінювання складається в створенні пар «електрон -дирка», в яких дірки реагують з атомами кисню в кристалічній решітці, створюючи кисневі вакансії на поверхні, а електрони відновлюють V 5+ до V 3+. Кисневі вакансії закриваються водою і таке поглинання води поверхні ванадію робить її гидрофильной. При тривалому перебуванні в темряві вода заміщується киснем і гідрофільність втрачається.