کسی در مدرسه در کلاس شیمی خوش شانس بود که نه تنها تست های خسته کننده بنویسد و جرم مولی را محاسبه کند یا ظرفیت را نشان دهد، بلکه همچنین تماشا کند که معلم چگونه آزمایش ها را انجام می دهد. همیشه، به عنوان بخشی از آزمایش، به طور جادویی، مایعات در لوله های آزمایش به طور غیرقابل پیش بینی تغییر رنگ دادند و چیز دیگری می تواند منفجر شود یا به زیبایی بسوزد. شاید آزمایش های نه چندان دیدنی، اما همچنان جالب که در آن از مواد آبدوست و آبگریز استفاده می شود. به هر حال، آنها چه هستند و چرا کنجکاو هستند؟
خواص فیزیکی
در درس شیمی، با مرور عنصر بعدی جدول تناوبی و همچنین تمام مواد اساسی، لزوماً در مورد ویژگی های مختلف آنها صحبت کردیم. به طور خاص، خواص فیزیکی آنها مورد بررسی قرار گرفت: چگالی، حالت تجمع در شرایط عادی، نقطه ذوب و جوش، سختی، رنگ، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی، و بسیاری دیگر. گاهی اوقات در مورد ویژگی هایی مانند آبگریزی یا آب دوستی صحبت می شد ، اما به عنوان یک قاعده ، آنها به طور جداگانه در مورد این موضوع صحبت نمی کنند. در همین حال، این گروه نسبتاً جالبی از مواد است که می توان به راحتی در زندگی روزمره با آنها روبرو شد. پس بی جا نیستدر مورد آنها بیشتر خواهید آموخت.
مواد آبگریز
به راحتی می توان از زندگی مثال زد. بنابراین، شما نمی توانید آب را با روغن مخلوط کنید - همه این را می دانند. به سادگی حل نمی شود، اما به صورت حباب یا لایه ای روی سطح شناور می ماند، زیرا چگالی آن کمتر است. اما چرا این و چه مواد آبگریز دیگری وجود دارد؟
معمولاً این گروه شامل چربی ها، برخی پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک و همچنین سیلیکون ها می شود. نام این مواد از کلمات یونانی هیدور - آب و فوبوس - ترس گرفته شده است، اما این به این معنی نیست که مولکول ها می ترسند. فقط کم یا کاملا نامحلول هستند، غیرقطبی هم نامیده می شوند. آبگریزی مطلق وجود ندارد، حتی آن دسته از موادی که به نظر می رسد اصلاً با آب برهمکنش ندارند، هنوز آن را جذب می کنند، هرچند در مقادیر ناچیز. در عمل، تماس چنین ماده ای با H2O مانند یک لایه یا قطرات به نظر می رسد یا مایع روی سطح باقی می ماند و شکل یک توپ را به خود می گیرد، زیرا کوچکترین مقدار را دارد. مساحت سطح و حداقل تماس را فراهم می کند.
خواص آبگریز با ساختار شیمیایی برخی از مواد توضیح داده می شود. این به دلیل جاذبه کم مولکول آب است، همانطور که برای مثال در مورد هیدروکربن ها اتفاق می افتد.
مواد آب دوست
نام این گروه، همانطور که ممکن است حدس بزنید، از کلمات یونانی نیز گرفته شده است. اما در این مورد، بخش دوم فیلیا عشق است، و این کاملاً رابطه چنین موادی با آب را مشخص می کند -"درک متقابل" کامل و حلالیت عالی. این گروه که گاهی "قطبی" نامیده می شود شامل الکل های ساده، قندها، اسیدهای آمینه و غیره می شود که بر این اساس دارای چنین ویژگی هایی هستند، زیرا انرژی جذب بالایی به مولکول آب دارند. به بیان دقیق، در واقع، همه مواد کم و بیش آبدوست هستند.
آمفی دوستی
آیا این اتفاق می افتد که مواد آبگریز می توانند به طور همزمان خاصیت آب دوست داشته باشند؟ معلوم می شود بله! به این گروه از مواد، دیفیلیک یا آمفیفیلیک می گویند. به نظر می رسد که همان مولکول می تواند در ساختار خود عناصر محلول - قطبی و دافع آب - غیر قطبی داشته باشد. به عنوان مثال، چنین خواصی دارای برخی پروتئین ها، لیپیدها، سورفکتانت ها، پلیمرها و پپتیدها هستند. هنگام تعامل با آب، ساختارهای فوق مولکولی مختلفی تشکیل می دهند: تک لایه ها، لیپوزوم ها، میسل ها، غشاهای دولایه، وزیکول ها و غیره. در این حالت، گروه های قطبی به سمت مایع جهت گیری می کنند.
معنا و کاربرد در زندگی
علاوه بر اثر متقابل آب و روغن، شواهد زیادی وجود دارد که مواد آبگریز تقریباً در همه جا یافت می شوند. بنابراین سطوح تمیز فلزات، نیمه رساناها و همچنین پوست حیوانات، برگ گیاهان، پوشش کیتین حشرات دارای خواص مشابهی هستند.
در طبیعت، هر دو نوع ماده مهم هستند. بنابراین، هیدروفیل ها در حمل و نقل مواد مغذی در موجودات حیوانی و گیاهی، محصولات نهایی استفاده می شوندتبادل نیز با استفاده از محلول های مایعات بیولوژیکی دفع می شود. مواد غیر قطبی در تشکیل غشای سلولی با نفوذپذیری انتخابی اهمیت زیادی دارند. به همین دلیل است که چنین خواصی نقش مهمی در روند فرآیندهای بیولوژیکی ایفا می کنند.
در سالهای اخیر، دانشمندان روز به روز مواد آبگریز جدیدی را توسعه داده اند که با آن می توان از مواد مختلف در برابر خیس شدن و آلودگی محافظت کرد و در نتیجه سطوح خود تمیز شونده را ایجاد کرد. پوشاک، محصولات فلزی، مصالح ساختمانی، شیشه خودرو - زمینه های کاربردی زیادی وجود دارد. مطالعه بیشتر این موضوع منجر به توسعه مواد چند هراسی می شود که پایه ای برای سطوح دافع کثیفی خواهد شد. مردم با ایجاد چنین موادی می توانند در زمان، هزینه و منابع صرفه جویی کنند و همچنین می توان میزان آلودگی طبیعت را با محصولات پاک کننده کاهش داد. بنابراین پیشرفت‌های بیشتر به نفع همه خواهد بود.
