คนที่โรงเรียนโชคดีในวิชาเคมี ไม่เพียงแต่เขียนข้อสอบที่น่าเบื่อและคำนวณมวลโมลาร์หรือระบุความจุเท่านั้น แต่ยังได้ดูวิธีที่ครูทำการทดลองด้วย เป็นส่วนหนึ่งของการทดลอง เหมือนกับว่าด้วยเวทมนตร์ ของเหลวในหลอดทดลองเปลี่ยนสีอย่างคาดเดาไม่ได้ และมีอย่างอื่นที่อาจระเบิดหรือไหม้ได้อย่างสวยงาม บางทีอาจจะไม่น่าตื่นเต้นนัก แต่ก็ยังมีการทดลองที่น่าสนใจซึ่งใช้สารที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ว่าแต่ พวกนี้คืออะไร ทำไมอยากรู้จัง
สมบัติทางกายภาพ
ในบทเรียนเคมี เราจะพูดถึงองค์ประกอบถัดไปจากตารางธาตุ เช่นเดียวกับสารพื้นฐานทั้งหมด เราจำเป็นต้องพูดถึงคุณลักษณะต่างๆ ของธาตุเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คุณสมบัติทางกายภาพของพวกมันถูกสัมผัสด้วย: ความหนาแน่น สถานะของการรวมกลุ่มภายใต้สภาวะปกติ จุดหลอมเหลวและจุดเดือด ความแข็ง สี การนำไฟฟ้า การนำความร้อน และอื่นๆ อีกมากมาย บางครั้งมีการพูดคุยเกี่ยวกับลักษณะเช่นไม่ชอบน้ำหรือชอบน้ำอย่างไรก็ตามตามกฎแล้วพวกเขาจะไม่พูดถึงเรื่องนี้แยกกัน ในขณะเดียวกันก็เป็นกลุ่มสารที่ค่อนข้างน่าสนใจที่สามารถพบเห็นได้ง่ายในชีวิตประจำวัน จึงไม่แปลกที่จะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพวกเขา
สารที่ไม่ชอบน้ำ
ตัวอย่างเอาออกไปจากชีวิตได้ง่ายๆ ดังนั้นคุณไม่สามารถผสมน้ำกับน้ำมันได้ - ทุกคนรู้เรื่องนี้ มันไม่ละลาย แต่ยังคงลอยอยู่เป็นฟองอากาศหรือฟิล์มบนพื้นผิว เนื่องจากมีความหนาแน่นน้อยกว่า แต่ทำไมถึงเป็นเช่นนี้และสารที่ไม่ชอบน้ำอื่นๆ ที่มีอยู่คืออะไร?
โดยปกติกลุ่มนี้ประกอบด้วยไขมัน โปรตีนและกรดนิวคลีอิกบางชนิด เช่นเดียวกับซิลิโคน ชื่อของสารมาจากคำภาษากรีก hydor - water และ phobos - กลัว แต่ไม่ได้หมายความว่าโมเลกุลจะกลัว เป็นเพียงว่าพวกมันละลายได้น้อยหรือไม่ละลายเลยก็เรียกว่าไม่มีขั้ว ไม่มีความไม่ชอบน้ำแน่นอน แม้แต่สารที่ดูเหมือนว่าไม่มีปฏิกิริยากับน้ำเลย ยังคงดูดซับมัน แม้ว่าจะมีปริมาณเล็กน้อยก็ตาม ในทางปฏิบัติการสัมผัสของวัสดุดังกล่าวกับ H2O ดูเหมือนฟิล์มหรือหยดหรือของเหลวยังคงอยู่บนพื้นผิวและอยู่ในรูปของลูกบอลเนื่องจากมีขนาดเล็กที่สุด พื้นที่ผิวและให้การสัมผัสน้อยที่สุด
คุณสมบัติไม่ชอบน้ำอธิบายโดยโครงสร้างทางเคมีของสารบางชนิด เนื่องจากมีการดึงดูดโมเลกุลของน้ำต่ำ เช่น กับไฮโดรคาร์บอน
สารไฮโดรฟิลิก
ชื่อของกลุ่มนี้ก็มาจากคำภาษากรีกเช่นกัน แต่ในกรณีนี้ ส่วนที่สองของฟีเลียคือความรัก และสิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสัมพันธ์ของสารดังกล่าวกับน้ำ -สมบูรณ์ "ความเข้าใจซึ่งกันและกัน" และความสามารถในการละลายที่ดีเยี่ยม กลุ่มนี้ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "ขั้ว" ประกอบด้วยแอลกอฮอล์ธรรมดา น้ำตาล กรดอะมิโน ฯลฯ ดังนั้นจึงมีลักษณะดังกล่าว เนื่องจากมีพลังงานดึงดูดโมเลกุลของน้ำสูง ความจริงแล้ว สารทั้งหมดชอบน้ำในระดับมากหรือน้อย
สะเทินน้ำสะเทินบก
สารที่ไม่ชอบน้ำสามารถมีคุณสมบัติชอบน้ำได้หรือไม่? ปรากฎว่าใช่! สารกลุ่มนี้เรียกว่า ดิฟิลิค หรือ แอมฟิฟิลิค ปรากฎว่าโมเลกุลเดียวกันสามารถมีองค์ประกอบทั้งแบบละลายน้ำได้ - แบบมีขั้วและแบบกันน้ำ - แบบไม่มีขั้ว คุณสมบัติดังกล่าว ตัวอย่างเช่น มีโปรตีน ลิปิด สารลดแรงตึงผิว โพลีเมอร์และเปปไทด์บางชนิด เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ พวกมันจะสร้างโครงสร้างซุปเปอร์โมเลกุลต่างๆ: โมโนเลเยอร์ ไลโปโซม ไมเซลล์ เยื่อหุ้มสองชั้น ถุงอัณฑะ ฯลฯ ในกรณีนี้ กลุ่มขั้วจะหันไปทางของเหลว
ความหมายและการประยุกต์ใช้ในชีวิต
นอกจากปฏิกิริยาระหว่างน้ำกับน้ำมันแล้ว ยังมีหลักฐานอีกมากว่าสารที่ไม่ชอบน้ำนั้นพบได้แทบทุกที่ ดังนั้นพื้นผิวที่สะอาดของโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ เช่นเดียวกับหนังสัตว์ ใบพืช เปลือกแมลงไคตินมีคุณสมบัติคล้ายกัน
โดยธรรมชาติแล้ว สารทั้งสองชนิดมีความสำคัญ ดังนั้นสารที่ชอบน้ำจึงถูกใช้ในการขนส่งสารอาหารในสิ่งมีชีวิตในสัตว์และพืช ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายการแลกเปลี่ยนจะถูกขับออกมาโดยใช้สารละลายของของเหลวชีวภาพ สารที่ไม่มีขั้วมีความสำคัญอย่างยิ่งในการก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีการซึมผ่านแบบคัดเลือก นั่นคือเหตุผลที่คุณสมบัติดังกล่าวมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีววิทยา
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาสารที่ไม่ชอบน้ำใหม่ๆ มากขึ้นเรื่อยๆ โดยสามารถป้องกันวัสดุต่างๆ จากการเปียกน้ำและการปนเปื้อน ทำให้เกิดแม้กระทั่งพื้นผิวที่ทำความสะอาดตัวเองได้ เสื้อผ้า ผลิตภัณฑ์โลหะ วัสดุก่อสร้าง กระจกรถยนต์ ใช้งานได้หลากหลาย การศึกษาเพิ่มเติมในหัวข้อนี้จะนำไปสู่การพัฒนาสาร multiphobic ซึ่งจะกลายเป็นพื้นฐานสำหรับพื้นผิวที่ขับไล่สิ่งสกปรก โดยการสร้างวัสดุดังกล่าว ผู้คนสามารถประหยัดเวลา เงิน และทรัพยากร และยังสามารถลดระดับมลพิษของธรรมชาติด้วยผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดได้อีกด้วย ดังนั้นการพัฒนาต่อไปจะเป็นประโยชน์ต่อทุกคน