სკოლაში ვიღაცას გაუმართლა ქიმიის გაკვეთილზე არა მხოლოდ დაწერა მოსაწყენი ტესტები და გამოთვალა მოლური მასა ან მიუთითა ვალენტობა, არამედ უყურა, თუ როგორ ატარებს მასწავლებელი ექსპერიმენტებს. უცვლელად, როგორც ექსპერიმენტის ნაწილი, თითქოს ჯადოსნური გზით, სინჯებში არსებული სითხეები არაპროგნოზირებად იცვლიდა ფერს და რაღაც სხვა შეიძლება აფეთქდეს ან ლამაზად დაიწვას. შესაძლოა არც ისე სანახაობრივი, მაგრამ მაინც საინტერესო ექსპერიმენტები, რომლებშიც გამოიყენება ჰიდროფილური და ჰიდროფობიური ნივთიერებები. სხვათა შორის, რა არიან ისინი და რატომ აინტერესებთ?
ფიზიკური თვისებები
ქიმიის გაკვეთილებზე, პერიოდული ცხრილის შემდეგი ელემენტის, ისევე როგორც ყველა ძირითადი ნივთიერების გავლისას, აუცილებლად ვისაუბრეთ მათ სხვადასხვა მახასიათებლებზე. კერძოდ, შეეხო მათ ფიზიკურ თვისებებს: სიმკვრივეს, ნორმალურ პირობებში აგრეგაციის მდგომარეობას, დნობისა და დუღილის წერტილებს, სიმტკიცეს, ფერს, ელექტროგამტარობას, თბოგამტარობას და მრავალი სხვა. ხანდახან საუბრობდნენ ისეთ მახასიათებლებზე, როგორიცაა ჰიდროფობიურობა ან ჰიდროფილურობა, თუმცა, როგორც წესი, ამაზე ცალკე არ საუბრობენ. იმავდროულად, ეს არის ნივთიერებების საკმაოდ საინტერესო ჯგუფი, რომელსაც ადვილად შეხვდებით ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ასე რომ, ეს არ არის უადგილოშეიტყობ მეტი მათ შესახებ.
ჰიდროფობიური ნივთიერებები
მაგალითები მარტივად შეიძლება აიღოთ ცხოვრებიდან. ასე რომ, არ შეიძლება წყალს ზეთთან შერევა - ეს ყველამ იცის. ის უბრალოდ არ იშლება, მაგრამ რჩება მცურავი, როგორც ბუშტები ან ზედაპირზე ზედაპირზე, რადგან მისი სიმკვრივე ნაკლებია. მაგრამ რატომ არის ეს და რა სხვა ჰიდროფობიური ნივთიერებები არსებობს?
ჩვეულებრივ ამ ჯგუფში შედის ცხიმები, ზოგიერთი ცილა და ნუკლეინის მჟავები, ასევე სილიკონები. ნივთიერებების სახელწოდება მომდინარეობს ბერძნული სიტყვებიდან hydor - წყალი და phobos - შიში, მაგრამ ეს არ ნიშნავს რომ მოლეკულებს ეშინიათ. უბრალოდ, ისინი ცოტაა ან სრულიად უხსნადი, მათ ასევე უწოდებენ არაპოლარულს. აბსოლუტური ჰიდროფობიურობა არ არსებობს, თუნდაც ის ნივთიერებები, რომლებიც, როგორც ჩანს, საერთოდ არ ურთიერთქმედებენ წყალთან, მაინც შთანთქავენ მას, თუმცა უმნიშვნელო რაოდენობით. პრაქტიკაში, ასეთი მასალის შეხება H2O-სთან ჰგავს ფენას ან წვეთებს, ან სითხე რჩება ზედაპირზე და იღებს ბურთის ფორმას, რადგან მას აქვს ყველაზე პატარა. ზედაპირის ფართობი და უზრუნველყოფს მინიმალურ კონტაქტს.
ჰიდროფობიური თვისებები აიხსნება გარკვეული ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურით. ეს გამოწვეულია წყლის მოლეკულისადმი დაბალი მიზიდულობით, როგორც ეს ხდება, მაგალითად, ნახშირწყალბადებთან მიმართებაში.
ჰიდროფილური ნივთიერებები
ამ ჯგუფის სახელი, როგორც თქვენ ალბათ მიხვდებით, ასევე მომდინარეობს ბერძნული სიტყვებიდან. მაგრამ ამ შემთხვევაში ფილიის მეორე ნაწილი სიყვარულია და ეს შესანიშნავად ახასიათებს ასეთი ნივთიერებების წყალთან ურთიერთობას -სრული „ურთიერთგაგება“და შესანიშნავი ხსნადობა. ეს ჯგუფი, რომელსაც ზოგჯერ „პოლარულს“უწოდებენ, მოიცავს მარტივ სპირტებს, შაქარს, ამინომჟავებს და ა.შ. შესაბამისად, მათ აქვთ ასეთი მახასიათებლები, რადგან აქვთ წყლის მოლეკულისადმი მიზიდულობის მაღალი ენერგია. მკაცრად რომ ვთქვათ, ფაქტობრივად, ყველა ნივთიერება მეტ-ნაკლებად ჰიდროფილურია.
ამფიფილურობა
იქნება თუ არა, რომ ჰიდროფობიურ ნივთიერებებს ერთდროულად ჰქონდეთ ჰიდროფილური თვისებები? გამოდის კი! ნივთიერებების ამ ჯგუფს დიფილური, ან ამფიფილური ეწოდება. გამოდის, რომ ერთსა და იმავე მოლეკულას შეიძლება ჰქონდეს სტრუქტურაში როგორც ხსნადი - პოლარული, ასევე წყალგაუმტარი - არაპოლარული ელემენტები. ასეთი თვისებები, მაგალითად, აქვს ზოგიერთ ცილას, ლიპიდს, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებს, პოლიმერებს და პეპტიდებს. წყალთან ურთიერთქმედებისას ისინი ქმნიან სხვადასხვა სუპრამოლეკულურ სტრუქტურას: მონოშრეებს, ლიპოსომებს, მიცელებს, ორშრიანი გარსებს, ვეზიკულებს და ა.შ. ამ შემთხვევაში პოლარული ჯგუფები აღმოჩნდება სითხეზე ორიენტირებული.
მნიშვნელობა და გამოყენება ცხოვრებაში
გარდა წყლისა და ზეთის ურთიერთქმედებისა, არსებობს უამრავი მტკიცებულება იმისა, რომ ჰიდროფობიური ნივთიერებები თითქმის ყველგან გვხვდება. ასე რომ, ლითონების, ნახევარგამტარების სუფთა ზედაპირებს, ასევე ცხოველის კანს, მცენარის ფოთლებს, მწერების ქიტინის საფარს მსგავსი თვისებები აქვს.
ბუნებაში ორივე სახის ნივთიერება მნიშვნელოვანია. ამრიგად, ჰიდროფილები გამოიყენება საკვები ნივთიერებების ტრანსპორტირებაში ცხოველურ და მცენარეულ ორგანიზმებში, საბოლოო პროდუქტებშიგაცვლა ასევე გამოიყოფა ბიოლოგიური სითხეების ხსნარების გამოყენებით. არაპოლარულ ნივთიერებებს დიდი მნიშვნელობა აქვს შერჩევითი გამტარიანობის მქონე უჯრედის მემბრანების ფორმირებაში. სწორედ ამიტომ ასეთი თვისებები მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ბიოლოგიური პროცესების მსვლელობაში.
ბოლო წლებში მეცნიერები სულ უფრო მეტ ახალ ჰიდროფობიურ ნივთიერებებს ავითარებენ, რომლითაც შესაძლებელია სხვადასხვა მასალის დატენიანებისა და დაბინძურებისგან დაცვა, რითაც კი თვითგამწმენდი ზედაპირების შექმნა. ტანსაცმელი, ლითონის პროდუქტები, სამშენებლო მასალები, საავტომობილო მინა - გამოყენების მრავალი სფეროა. ამ თემის შემდგომი შესწავლა გამოიწვევს მულტიფობიური ნივთიერებების განვითარებას, რომელიც გახდება ჭუჭყიანი ზედაპირების საფუძველი. ასეთი მასალების შექმნით ადამიანებს შეუძლიათ დაზოგონ დრო, ფული და რესურსები, ასევე შესაძლებელი იქნება საწმენდი საშუალებებით ბუნების დაბინძურების ხარისხის შემცირება. ასე რომ, შემდგომი განვითარება ყველას სარგებელს მოუტანს.
