הידרופוביות
 |
הערך נמצא בשלבי עבודה: כדי למנוע התנגשויות עריכה ועבודה כפולה, אתם מתבקשים שלא לערוך את הערך בטרם תוסר ההודעה הזו, אלא אם כן תיאמתם זאת עם מניח התבנית.
| |
| הערך נמצא בשלבי עבודה: כדי למנוע התנגשויות עריכה ועבודה כפולה, אתם מתבקשים שלא לערוך את הערך בטרם תוסר ההודעה הזו, אלא אם כן תיאמתם זאת עם מניח התבנית. | |
הידרופוביות (מיוונית: ύδρο, הידרו - מים; φόβος, פובוס - פחד) מתארת את התכונה הפיזיקלית של מוצק , נוזל, או גז לדחות מים.
תרכובות שאינן קוטביות שבהן כוח התאחיזה הבין מולקולרי שלהם הנקרא קוהזיה, גבוה מכוח המשיכה לפני שטח של מים, הנקרא אדהזיה נקראים חומרים הידרופוביים כאשר נוזל הידרופובי נמצא במים, הם יוצרם ממברנה הפרידה בין החומר למים, או טיפות של נוזל הידרופובי היוצרות ממברנה המונעת קשר בין מולקולרי עם המים. והמים המתכנסים בכוח הקוהזיה נוטים ליצור טיפות כדוריות ( תמונה 1) .חומרים שהקוהזיות שלהם חלשה מהאדהזיה למים , נקראים הידרופילים.
ערך מורחב – מים
קשרים בין מולקולריים
[עריכת קוד מקור | עריכה]קשרי מימן וכוח ואן דר ואלס
[עריכת קוד מקור | עריכה]ההרכב הכימי של מים (H2O ) יוצר מולקולה שיש לה קוטב חיובי וקוטב שלילי, הנובע מחלוקת המטענים של אטומי המימן והחמצן. כך נוצר מבנה המבוסס על קשרי מימן בין המולקולות שלו .קשר נוסף בין מולקולות הנושאות מטענים קוטביים הוא קשר ואן דר ואלס. שבו שתי מולקולות אורגניות נמשכות זו לזו בקשר אלקטרוסטטי. קשר זה חלש יותר מקשר מימני, אבל בהינתן שיש קשרים רבים כאלה בין מולקולות (כמו DNA וקולואידים ) התאחיזה חזקה. חומרים היכולים לייצר קשרי מימן או ואן דר ואלס עם מים הם הידרופילים , בעוד חומרים הדוחים קשרים אלה בדרך כלל ההידרופוביים.
מתח הפנים
[עריכת קוד מקור | עריכה]מתח הפנים (Surface Tension): בנוזלים שלהם קוהזיה גבוהה ביחס לגז המשיק להם (כמו אוויר), נוצרת שכבה שמהווה ממברנה הנצמדת לנוזל.(תמונה 3) כאשר המגע עם מוצק הופך מתח הפנים לכוח משיכה בין המוצק לנוזל, הנקרא אדהזיה.[1] משטח (surfactant) הוא חומר פעיל - שטח המוריד את מתח הפנים שבין מוצק לנוזל או גז, ולכן מגדיל את האדהזיה וההידרופיליות. משמש בעיקר לריסוס לקבלת משטח מגע אחיד בין העלה לחומר המרוסס. .[2]
הכוחות הפועלים ביחסים הידרופוביים
[עריכת קוד מקור | עריכה]קוהזיה (Cohesion)
[עריכת קוד מקור | עריכה]הגדרה: קוהזיה היא הכוח הקושר בין מולקולות הנוזל. הכוחות בנוזלים הידרופובים הם כוחות בין-מולקולריים הנקראים כוחות ואן-דר-ואלס, המבוססים על משיכה הדדית בין מולקולרית של מטען חשמלי חיובי למטען שלילי. בנוזלים הידרופוביים (כמו שמן) הכוחות הם בעיקר קשרי מימן וכוחות התלכיד (מיצלות).[3]
אדהזיה (Adhesion)
[עריכת קוד מקור | עריכה]הגדרה: אדהזיה היא כוח המשיכה הפועל בין מולקולות שונות בדרך כלל בין נוזל לבין משטח מוצק (כגון דופן של צינור, זכוכית, או בד).
דוגמה: כאשר צינורית דקה טובלת במים הם נצמדים לדפנות הצינורית ומטפסים מעט בשולי הכלי מכיוון שכוחות האדהזיה בין הנוזל למשטח חזקים מכוחות הקוהזיה שבין מולקולות הנוזל עצמו. חומר המגדיל את האדהזיה בים מים לשמן נקרא חומר מתחלב, (אמולסיפייר) שיוצר בועות זעירות של השמן בתוך המים ( מיצלות).
כאשר הנוזל הוא מים (תמונה 2), חומרים שבהם האדהזיה חזקה מהקוהזיה של המים נקראים הידרופיליים (תמונה 4 משמאל.) וכאשר במגע עם מים הקוהזיה שלהם חזקה מהאדהזיה הם הידרופוביים (תמונה 4 מימין)[4]
הידרופיליות (hydrophilicity)
[עריכת קוד מקור | עריכה]שטח הפנים של חומר נובע מהכח הבין-מולקולרי של החומר עצמו, הנקרא קוהזיה במגע עם שטח פנים של חומר אחר, (בדרך כלל מוצק) נוצר כוח משיכה בין פני השטח של שני החומרים הנקרא אדהזיה. ככל שהאדהזיה חזקה מהקוהזיה, ייווצר משטח של הנוזל על פני המוצק, מצב הנקרא הידרופילי. ככל שכוחות הקוהזיה חזקים יותר מהאדהזיה תיווצר טיפה כדורית על פני השטח, והשטח יוגדר כהידרופובי. חומר יכול להיות הידרופילי אבל גם קשה - תמס (נמס בקושי) כמו עמילן. לכן יש להתייחס למסיסות כתכונה נפרדת מהידרופיליות.[5]
הידרופוביות (Hydrophobicity)
[עריכת קוד מקור | עריכה]חומרים הידרופוביים הם חומרים שאינם מסיסים במים או כאלה שנדחים על ידיהם. כשהם נמצאים במים, הם נוטים להתקבץ למבנה כדורי כדי למזער את שטח המגע שלהם עם המים.[6]
הקשר כימי: חומרים אלה הם בדרך כלל א-קוטביים (א-פולאריים) וחסרי מטען. הם אינם יכולים ליצור קשרי מימן חזקים עם מולקולות המים. במקום זאת, מולקולות המים נאלצות ליצור סביב החומר ההידרופובי מבנים סגורים בממברנה של מתח הפנים, במצב זה יורדת האנטרופיה (סדר גבוה) של המערכת, המערכת תמיד שואפת לדרגת אי-סדר מקסימלית (אנטרופיה גבוהה), ולכן דוחפת את החומר ההידרופובי החוצה. תופעה זו נקראת האפקט ההידרופובי.[7]
.jpg)
דוגמאות: כספית היא מתכת נוזלית הידרופובית היוצרת כדוריות על פני משטח מוצק או במים. שמן ארוך שרשרת, איננו נמס במים ויצר שכבה נפרדת . בהוספת חומר מתחלב נוצרות מיצלות כאשר בין השמן למים מפרידה ממברנה (קרום דק). הוספה של חומר משטח מגדילה את כוח משיכת האדהזיה הוא יתפזר במים ויצור פיזור אחיד על משטחים הידרופובים כמו עלים של צמחים או שעווה. סבון הוא חומר מתחלב, כיוון שיש לו קצה הידרופילי (בדרך כלל יון נתרן או אשלגן) שנמס במים ושרשרת הידרופובית (למשל שמן זית) שנמסה בשמן. כך גם בנויות ממברנות ביולוגיות.
ראו גם
[עריכת קוד מקור | עריכה]קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
- חדשנות מהטבע ארגון הביומימיקרי הישראלי, המשטח היבש בעולם, באתר "הידען", 7 בינואר 2014
- ד"ר לביא ביגמן, איך עובדים חומרים דוחי מים?, באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 13 בינואר 2018
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ T. G. Myers, Thin Films with High Surface Tension, SIAM Review 40, 1998-01, עמ' 441–462 doi: 10.1137/S003614459529284X
- ^ H.J. Hill, J. Reisberg, G.L. Stegemeier, Aqueous Surfactant Systems For Oil Recovery, Journal of Petroleum Technology 25, 1973-02-01, עמ' 186–194 doi: 10.2118/3798-PA
- ^ Harold Whiting, A New Theory of Cohesion Applied to the Thermodynamics of Liquids and Solids, Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences 19, 1883, עמ' 353–466 doi: 10.2307/25138738
- ^ J. Anthony von Fraunhofer, Adhesion and Cohesion, International Journal of Dentistry 2012, 2012, עמ' 951324 doi: 10.1155/2012/951324
- ^ Kock-Yee Law, Water–surface interactions and definitions for hydrophilicity, hydrophobicity and superhydrophobicity, Pure and Applied Chemistry 87, 2015-08-01, עמ' 759–765 doi: 10.1515/pac-2014-1206
- ^ Peter L. Privalov, Stanley J. Gill, Kenneth P. Murphy, Response: The Meaning of Hydrophobicity, Science 250, 1990-10-12, עמ' 297–298 doi: 10.1126/science.250.4978.297.b
- ^ Glen Eugene Kellogg, Donald J. Abraham, Hydrophobicity: is LogPo/w more than the sum of its parts?, European Journal of Medicinal Chemistry 35, 2000-08-01, עמ' 651–661 doi: 10.1016/S0223-5234(00)00167-7