Դպրոցում ինչ-որ մեկը բախտ է ունեցել քիմիայի դասին ոչ միայն ձանձրալի թեստեր գրել և հաշվարկել մոլային զանգվածը կամ նշել վալենտությունը, այլև դիտել, թե ինչպես է ուսուցիչը փորձարկումներ անում: Անընդհատ, որպես փորձի մի մաս, ասես կախարդական կերպով, փորձանոթների հեղուկներն անկանխատեսելիորեն փոխեցին գույնը, և մեկ այլ բան կարող էր պայթել կամ գեղեցիկ այրվել: Թերևս ոչ այնքան տպավորիչ, բայց դեռ հետաքրքիր փորձեր, որոնցում օգտագործվում են հիդրոֆիլ և հիդրոֆոբ նյութեր։ Ի դեպ, որո՞նք են նրանք և ինչո՞ւ են նրանց հետաքրքրում։
Ֆիզիկական հատկություններ
Քիմիայի դասերին, անցնելով պարբերական աղյուսակի հաջորդ տարրը, ինչպես նաև բոլոր հիմնական նյութերը, մենք անպայման խոսեցինք դրանց տարբեր բնութագրերի մասին: Մասնավորապես շոշափվել են դրանց ֆիզիկական հատկությունները՝ խտությունը, նորմալ պայմաններում ագրեգացման վիճակը, հալման և եռման կետերը, կարծրությունը, գույնը, էլեկտրական հաղորդունակությունը, ջերմահաղորդականությունը և շատ ուրիշներ։ Երբեմն խոսվում էր այնպիսի բնութագրերի մասին, ինչպիսիք են հիդրոֆոբությունը կամ հիդրոֆիլությունը, սակայն, որպես կանոն, այս մասին առանձին չեն խոսում։ Մինչդեռ սա նյութերի բավականին հետաքրքիր խումբ է, որին հեշտությամբ կարելի է հանդիպել առօրյա կյանքում։ Այնպես որ, դա անտեղի չէավելին կիմանա նրանց մասին։
Հիդրոֆոբ նյութեր
Օրինակները հեշտությամբ կարելի է վերցնել կյանքից: Այսպիսով, դուք չեք կարող ջուրը խառնել յուղի հետ, դա բոլորը գիտեն: Այն պարզապես չի լուծվում, այլ մնում է լողացող որպես փուչիկներ կամ թաղանթ մակերեսի վրա, քանի որ դրա խտությունը ավելի քիչ է: Բայց ինչո՞ւ է սա և ի՞նչ այլ հիդրոֆոբ նյութեր կան:
Սովորաբար այս խումբը ներառում է ճարպեր, որոշ սպիտակուցներ և նուկլեինաթթուներ, ինչպես նաև սիլիկոններ: Նյութերի անվանումն առաջացել է հունարեն hydor՝ ջուր և phobos՝ վախ բառերից, բայց դա չի նշանակում, որ մոլեկուլները վախենում են։ Պարզապես դրանք քիչ են կամ ամբողջովին անլուծելի, կոչվում են նաև ոչ բևեռային։ Բացարձակ հիդրոֆոբություն գոյություն չունի, նույնիսկ այն նյութերը, որոնք, կարծես թե, ընդհանրապես չեն փոխազդում ջրի հետ, այնուամենայնիվ կլանում են այն, թեկուզ չնչին քանակությամբ: Գործնականում նման նյութի շփումը H2O-ի հետ նման է թաղանթի կամ կաթիլների, կամ հեղուկը մնում է մակերեսի վրա և ստանում գնդակի ձև, քանի որ այն ունի ամենափոքրը: մակերեսի մակերեսը և ապահովում է նվազագույն շփում։
Ջրաֆոբ հատկությունները բացատրվում են որոշ նյութերի քիմիական կառուցվածքով։ Դա պայմանավորված է ջրի մոլեկուլի նկատմամբ ցածր ձգողականությամբ, ինչպես դա տեղի է ունենում, օրինակ, ածխաջրածինների դեպքում:
Հիդրոֆիլ նյութեր
Այս խմբի անվանումը, ինչպես կարող եք կռահել, նույնպես գալիս է հունարեն բառերից: Բայց այս դեպքում ֆիլիայի երկրորդ մասը սերն է, և դա հիանալի կերպով բնութագրում է նման նյութերի փոխհարաբերությունները ջրի հետ.ամբողջական «փոխըմբռնում» և գերազանց լուծելիություն: Այս խումբը, որը երբեմն կոչվում է «բևեռ», ներառում է պարզ սպիրտներ, շաքարներ, ամինաթթուներ և այլն: Համապատասխանաբար, նրանք ունեն նման բնութագրեր, քանի որ ունեն ջրի մոլեկուլի նկատմամբ ձգողականության բարձր էներգիա: Խստորեն ասած, իրականում բոլոր նյութերը մեծ կամ փոքր չափով հիդրոֆիլ են։
ամֆիֆիլիզմ
Պատահու՞մ է, որ հիդրոֆոբ նյութերը կարող են միաժամանակ ունենալ հիդրոֆիլ հատկություններ: Պարզվում է՝ այո։ Նյութերի այս խումբը կոչվում է դիֆիլ կամ ամֆիֆիլ։ Պարզվում է, որ նույն մոլեկուլն իր կառուցվածքում կարող է ունենալ և՛ լուծվող՝ բևեռային, և՛ ջրակայուն՝ ոչ բևեռային տարրեր։ Նման հատկությունները, օրինակ, ունեն որոշ սպիտակուցներ, լիպիդներ, մակերեսային ակտիվ նյութեր, պոլիմերներ և պեպտիդներ: Ջրի հետ շփվելիս նրանք ձևավորում են տարբեր վերմոլեկուլային կառուցվածքներ՝ միաշերտեր, լիպոսոմներ, միցելներ, երկշերտ թաղանթներ, վեզիկուլներ և այլն։ Այս դեպքում պարզվում է, որ բևեռային խմբերը կողմնորոշված են դեպի հեղուկը։
Իմաստ և կիրառություն կյանքում
Բացի ջրի և յուղի փոխազդեցությունից, կան բազմաթիվ ապացույցներ, որ հիդրոֆոբ նյութերը հանդիպում են գրեթե ամենուր: Այսպիսով, մետաղների, կիսահաղորդիչների մաքուր մակերեսները, ինչպես նաև կենդանիների մաշկը, բույսերի տերևները, միջատների քիտինային ծածկույթը նման հատկություններ ունեն։
Բնության մեջ երկու տեսակի նյութերն էլ կարևոր են: Այսպիսով, հիդրոֆիլները օգտագործվում են կենդանիների և բույսերի օրգանիզմների սննդանյութերի, վերջնական արտադրանքի փոխադրման մեջփոխանակումը նույնպես արտազատվում է կենսաբանական հեղուկների լուծույթներով: Ոչ բևեռային նյութերը մեծ նշանակություն ունեն ընտրովի թափանցելիությամբ բջջային թաղանթների ձևավորման գործում։ Այդ իսկ պատճառով նման հատկությունները կարևոր դեր են խաղում կենսաբանական գործընթացների ընթացքում։
Վերջին տարիներին գիտնականներն ավելի ու ավելի շատ նոր հիդրոֆոբ նյութեր են մշակում, որոնցով հնարավոր է պաշտպանել տարբեր նյութեր թրջվելուց և աղտոտումից՝ այդպիսով ստեղծելով նույնիսկ ինքնամաքրվող մակերեսներ։ Հագուստ, մետաղական իրեր, շինանյութեր, ավտոմոբիլային ապակիներ - կիրառման շատ ոլորտներ կան: Այս թեմայի հետագա ուսումնասիրությունը կհանգեցնի բազմաֆոբ նյութերի զարգացմանը, որոնք հիմք կդառնան կեղտը վանող մակերեսների համար: Նման նյութեր ստեղծելով մարդիկ կարող են խնայել ժամանակ, գումար և ռեսուրսներ, ինչպես նաև հնարավոր կլինի նվազեցնել բնության աղտոտվածության աստիճանը մաքրող միջոցներով։ Այսպիսով, հետագա զարգացումները օգուտ կտան բոլորին։
