Vlastnost odpuzovat vodu
Hydrofobicita (z jiného řeckého ὕδωρ . „voda“ + φόβος „strach, strach“) – vlastnost odpuzovat vodu, fyzikální vlastnost molekuly , „touha“ vyhýbat se kontaktu s vodou [1] . Samotná molekula se v tomto případě nazývá hydrofobní .
Hydrofobní molekuly jsou obvykle nepolární a „preferují“ být mezi jinými neutrálními molekulami a nepolárními rozpouštědly . Proto se voda na hydrofobním povrchu s vysokým kontaktním úhlem α shromažďuje do kapiček. A když se do vody přidají hydrofobní kapaliny, v závislosti na hustotě se shromažďují v izolovaných sraženinách nebo se distribuují po povrchu vody, jako je tomu u ropy.
Molekuly alkanů , olejů , tuků a dalších podobných materiálů jsou hydrofobní. Hydrofobní materiály se používají k čištění ropy od vody, čištění ropných skvrn a chemických procesů k oddělení polárních a nepolárních látek.
Slovo "hydrofobní" se často používá jako synonymum pro slovo " lipofilní " - "milovný tuk", i když to není zcela správné. Hydrofobní látky jsou skutečně obecně lipofilní, ale existují mezi nimi výjimky - například silikony , fluoroplasty .
Podle termodynamiky má hmota sklon ke stavu minimální energie a vazba snižuje chemickou energii . Molekuly vody jsou polarizované a jsou schopny tvořit mezi sebou vodíkové vazby , což vysvětluje mnoho jedinečných vlastností vody. Hydrofobní molekuly zároveň nejsou polarizované a nejsou schopny tvořit vodíkové vazby, takže voda takové molekuly odpuzuje a dává přednost vytváření vazeb uvnitř sebe. Právě tento efekt určuje hydrofobní interakci, která se tak nazývá ne zcela správně, neboť jejím zdrojem je vzájemná interakce hydrofilních molekul vody. [2] Takže dvě nemísitelné fáze (hydrofilní a hydrofobní) budou v takovém stavu, kdy povrch jejich kontaktu bude minimální. Tento efekt lze pozorovat u jevu fázové separace , ke kterému dochází například při separaci emulze voda-olej .
Superhydrofobní materiály mají povrchy extrémně odolné proti smáčení (s úhlem kontaktu s vodou větším než 150°). Mnohé z těchto materiálů nalezených v přírodě se řídí Cassierovým zákonem a jsou dvoufázové na submikronové úrovni, přičemž jednou ze složek je vzduch . Na tomto principu je založen lotosový efekt . Příkladem superhydrofobního biomimetického materiálu v nanotechnologii je nanopinový film.. Je ukázáno, že povrch oxidu vanadičného může přecházet mezi superhydrofobicitoua superhydrofilita při působení UV záření [3] . Podle této studie může být podobný povrch obdařen aplikací suspenze částic V 2 O 5 ve tvaru růžice , například pomocí inkoustové tiskárny . Zde je hydrofobicita způsobena také interlaminárními vzduchovými dutinami (oddělenými 2,1 nm ). Mechanismus působení UV záření spočívá ve vytváření párů elektron - díra , ve kterých díry reagují s atomy kyslíku v krystalové mřížce, vytvářejí kyslíková volná místa na povrchu a elektrony redukují V 5+ na V 3+ . Kyslíková prázdná místa jsou pokryta vodou a taková absorpce vody na povrchu vanadu jej činí hydrofilním. Při dlouhém pobytu ve tmě je voda nahrazena kyslíkem a hydrofilita se ztrácí.