Гидрофобик чанар гэж юу вэ. Гидрофобик хэсэг - Гидрофоб. Амьдрал дахь утга учир, хэрэглээ

Гидрофил чанар (эртний Грекийн "ус", "хайр" гэсэн үгнээс гаралтай) гэдэг нь молекулын түвшинд бодисыг устай харьцах эрч хүчийг, өөрөөр хэлбэл материалын чийгийг эрчимтэй шингээх чадварыг илэрхийлдэг шинж чанар юм. түүнчлэн бодисын гадаргуугаас усыг өндөр чийгшүүлэх. Энэ ойлголтыг бас ашиглаж болно хатуу бодис, гадаргуугийн шинж чанар, бие даасан ион, атом, молекул, тэдгээрийн бүлгүүдэд.

Гидрофиль чанар нь шингээлтийн усны молекулууд ба бодисын молекулуудын хоорондох холбоосын хэмжээгээр тодорхойлогддог бөгөөд энэ тохиолдолд усны хэмжээ нь бондын энергийн утгын дагуу тархсан нэгдлүүд үүсдэг.

Гидрофиль чанар нь туйлын бүлгүүд -OH, -NO 2, -COOH гэх мэт ионы талст тортой (гидроксид, исэл, сульфат, силикат, шавар, фосфат, шил гэх мэт) бодисуудад өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Гидрофил ба гидрофобик чанар- бодисын уусгагчтай харилцан үйлчлэх онцгой тохиолдлууд (лиофилик, лиофобик чанар).

Гидрофобик чанарыг бага зэрэг гидрофилик гэж үзэж болно, учир нь молекул хоорондын таталцлын хүчний үйлдэл нь аливаа бие ба усны молекулуудын хооронд үргэлж их эсвэл бага байх болно. Усны дусал гөлгөр гадаргуутай биед тархах замаар гидрофилик ба гидрофобик чанарыг ялгаж болно. Дусал нь гидрофилик гадаргуу дээр бүрэн тархаж, хэсэгчлэн гидрофобик гадаргуу дээр тархах бөгөөд чийгшүүлсэн материалын гадаргуу ба дусал хоёрын хооронд үүссэн өнцгийн утга нь тухайн биеийн гидрофобик байдлын зэрэгт нөлөөлдөг. Гидрофиль бодисууд нь молекулын (ион, атом) харилцан үйлчлэлийн хүч нэлээд хүчтэй байдаг бодис юм. Гидрофобик гэдэг нь оксидын хальсгүй металлууд, молекул дахь нүүрсустөрөгчийн бүлэг (лав, өөх тос, парафин, зарим хуванцар), бал чулуу, хүхэр болон молекул хоорондын түвшинд сул харилцан үйлчлэлтэй бусад бодис агуулдаг органик нэгдлүүд юм.

Гидрофилик ба гидрофобик байдлын тухай ойлголтыг бие ба тэдгээрийн гадаргуутай холбоотой, мөн нэг молекултай холбоотой аль алинд нь ашигладаг. бие даасан хэсгүүдмолекулууд. Жишээлбэл, гадаргуугийн идэвхтэй бодисын молекулууд нь туйлт (гидрофил) ба нүүрсустөрөгчийн (гидрофобик) нэгдлүүдийг агуулдаг. Биеийн гадаргуугийн хэсгийн гидрофил чанар нь ийм бодисыг шингээж авснаас болж эрс өөрчлөгдөж болно.

Гидрофилизаци нь гидрофилжилтийг нэмэгдүүлэх, гидрофобизаци нь түүнийг бууруулах үйл явц юм. Эдгээр үзэгдлүүд нь гоо сайхны үйлдвэрлэл, нэхмэлийн технологид угаах, цайруулах, будах гэх мэт чанарыг сайжруулахын тулд даавууг (эслэг) гидрофилжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.

Гоо сайхны бүтээгдэхүүн дэх гидрофиль чанар

Үнэртэй ус, гоо сайхны үйлдвэр нь арьсыг усанд уусдаггүй бохирдлоос хамгаалдаг гидрофилик тос, гель үйлдвэрлэдэг. Ийм бүтээгдэхүүн нь арьсны гадаргуугийн давхаргад усанд уусдаггүй бохирдуулагч бодисыг нэвтрүүлэхээс сэргийлдэг хальс үүсгэдэг гидрофил бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг.

Гидрофиль тосыг тохиромжтой эмульгатор эсвэл ус-тос-ус, тос-усны суурьтай тогтворжуулсан эмульсээр хийдэг. Нэмж дурдахад эдгээрт гидрофилик гадаргуугийн идэвхт бодисууд тогтворжсон, өндөр өөхний хүчил эсвэл спиртийн усаар тархсан эсвэл ус-гликолийн холимог уусгагчаас бүрдэх дисперс коллоид систем орно.

Гидрогель (гидрофил гель) нь ус, холимог усгүй эсвэл гидрофиль уусгагч ( этанол, пропилен гликол, глицерин) ба гидрофилик гель үүсгэгч бодис (целлюлозын дериватив, карбомер).

Цөцгий ба гелийн гидрофиль шинж чанар:

· хурдан бөгөөд сайн шингэдэг;

· арьсанд тэжээл өгөх;

· тэдгээрийг хэрэглэсний дараа тослог мэдрэмж байхгүй;

· арьсыг цэвэрлэх;

· арьсанд бэхжүүлэх нөлөө үзүүлэх;

· хүрээлэн буй орчны сөрөг хүчин зүйлийн нөлөөг бууруулах;

Арьсны байгалийн нөхөн төлжих чадварыг хадгалахад тусална.

Гидрофиль тос, гель нь усанд холилдохгүй тос, мазут, тос, будаг, давирхай, бал чулуу, хөө тортог, органик уусгагч, хөргөх, тослох уусмал, барилгын хөөс болон бусад олон төрлийн хөнгөн түрэмгий бодисуудтай ажиллахад арьсыг хамгаалах зориулалттай. Тэд мөн машин засах, орон сууцыг засварлах, барилгын ажил хийх, бордоо, хөрстэй ажиллахад зайлшгүй шаардлагатай байдаг.

КоролевФарм компани нь янз бүрийн төрлийн үнэртэн, гоо сайхны бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг бөгөөд үүнд гидрофиль болон гидрофобик тос орно. Тус компани нь гэрээт үйлдвэрлэгч бөгөөд үйлдвэрлэлийн бүх үе шатыг гүйцэтгэдэг: жор боловсруулах, баталгаажуулалт, үйлдвэрлэлийг эхлүүлэх, бүтээгдэхүүний цуврал үйлдвэрлэл. Үйлдвэрлэлийн талбай нь орчин үеийн тоног төхөөрөмжөөр тоноглогдсон.

Аж ахуйн нэгж нь шаардлагад нийцэж байгаа эсэхийг баталгаажуулсан

Гидроферөнхий байдал (Грек ὕδωρ - ус, ус ба φόβος - фобос, айдас) - бодисын гадаргууг усаар норгохгүй байх чадвар. Гидрофобик бодисын гадаргуу дээрх ус нь дотор нь нэвтэрдэггүй дусал хэлбэрээр хуримтлагддаг.

Гидрофобийн физик

Гидрофобикийн физик-химийн шинж чанар нь термодинамикийн үндсэн хуулиудтай холбоотой байдаг, ялангуяа систем нь энерги ялгаруулах замаар хамгийн бага энергид хүрэх хүсэлтэй байдаг. орчин. Ихэнх хүмүүс ийм нарийн төвөгтэй зүйлийг сонирхдоггүй тул хялбаршуулсан байдлаар гидрофобик хүчний тухай ойлголт гарч ирэв (хэдийгээр ийм хүч бие махбодийн хувьд байдаггүй).

Практикт гидрофобик гадаргууг бий болгохын тулд туйлшралгүй молекулуудыг ашигладаг бөгөөд энэ нь усыг "няцаах" мэт санагддаг. Шингэн тосны дусал ус руу унах үед ижил төстэй үйл явц ажиглагдаж болно.

Одоогийн байдлаар супергидрофобикийн үзэгдлийг нано технологийн олон системд ашиглаж байна.

Гидрофобик чанар ба барилгын материал

Гидрофобик чанар нь зарим хүмүүсийн хувьд ашигтай чанар юм барилгын материал(цемент, хальс), ус нэвтрэхээс сэргийлдэг. Ихэнхдээ эрдэс ноос гэх мэт дулаан тусгаарлах материалыг тусгай бодисоор шингээдэг бөгөөд энэ нь hydrophobic microfilm үүсгэдэг.

Гидрофобик давхаргын найдвартай байдал

Ихэнх уусгагч, тостой харьцах нь гидрофобик чанараа алддаг. Мөн материал нь бохирдсон үед алдагддаг. Гидрофобик чанараа алдсаны дараа гадаргуу нь нэвчих чадвартай болно.

Гидрофобик ба усны эсэргүүцлийг төөрөгдүүлэх шаардлагагүй. Жишээлбэл, полиэтилен нь ус нэвтэрдэггүй тул үүнээс хийсэн хальс нь спиртээр чийгшүүлсэн эсвэл маш их бохирдсон (гэхдээ нүхгүй) ус нэвтрүүлэхгүй. Гадаргуугийн давхаргын гидрофобик чанарт суурилсан, агаарыг чөлөөтэй нэвтрүүлдэг ус үл нэвтрэх хальс нь гаднах давхарга нь жишээлбэл, тоосны бичил хэсгүүдээс гидрофоб чанараа алдах хүртэл л үйлчилнэ.

Сургуулийн зарим хүмүүс химийн хичээл дээр уйтгартай тест бичих, тооцоолоход азтай байсан молийн массэсвэл валентыг зааж өгөхөөс гадна багш хэрхэн туршилт хийж байгааг хараарай. Үргэлж туршилтын нэг хэсэг болгон, ид шид мэт, туршилтын хоолой дахь шингэн нь урьдчилан таамаглахын аргагүй өнгө өөрчлөгдөж, өөр ямар нэг зүйл дэлбэрэх эсвэл шатах боломжтой байв. Магадгүй тийм ч гайхалтай биш боловч гидрофиль болон гидрофобик бодисыг ашигладаг туршилтууд сонирхолтой хэвээр байна. Дашрамд хэлэхэд, энэ юу вэ, яагаад тэд сонирхож байна вэ?

Физик шинж чанар

Химийн хичээл дээр бид үелэх хүснэгтийн дараагийн элемент, түүнчлэн бүх үндсэн бодисуудыг үзэхдээ тэдгээрийн талаар үргэлж ярьдаг байсан. янз бүрийн шинж чанарууд. Тэднийг ч бас хөндсөн физик шинж чанар: нягтрал, хэвийн нөхцөлд, хайлах болон буцалгах цэг, хатуулаг, өнгө, цахилгаан дамжуулах чанар, дулаан дамжуулалт болон бусад. Заримдаа гидрофобик эсвэл гидрофилик зэрэг шинж чанаруудын талаар ярьдаг байсан ч дүрмээр бол энэ талаар тусад нь ярьдаггүй. Үүний зэрэгцээ, энэ нь амархан тааралддаг нэлээд сонирхолтой бодисуудын бүлэг юм өдөр тутмын амьдрал. Тиймээс тэдний талаар илүү ихийг мэдэх нь ашигтай байх болно.

Гидрофобик бодисууд

Амьдралаас жишээ авахад хялбар байдаг. Тиймээс та усыг тостой хольж болохгүй - хүн бүр үүнийг мэддэг. Энэ нь зүгээр л уусдаггүй, харин нягтрал нь бага тул гадаргуу дээр бөмбөлөг эсвэл хальсан дээр хөвж үлддэг. Гэхдээ яагаад энэ болон өөр ямар гидрофобик бодисууд байдаг вэ?

Энэ бүлэгт ихэвчлэн өөх тос, зарим уураг, силикон орно. Бодисын нэр нь Hydor - ус ба фобос - айдас гэсэн грек үгнээс гаралтай боловч энэ нь молекулууд айдаг гэсэн үг биш юм. Тэд зүгээр л бага зэрэг эсвэл бүрэн уусдаггүй; тэдгээрийг туйлшралгүй гэж нэрлэдэг. Үнэмлэхүй гидрофобик чанар нь устай огт харьцдаггүй мэт санагдах боловч бага хэмжээгээр шингээж авдаг бодисууд байдаггүй; Практикт ийм материалын H 2 O-тэй харьцах нь хальс эсвэл дусал хэлбэрээр илэрдэг, эсвэл шингэн нь гадаргуу дээр үлдэж, бөмбөг хэлбэртэй байдаг, учир нь энэ нь хамгийн бага гадаргуутай бөгөөд хамгийн бага контакттай байдаг.

Гидрофобик шинж чанарыг тодорхой бодисоор тайлбарладаг. Энэ нь жишээлбэл, нүүрсустөрөгчийн хувьд таталцлын түвшин багатай холбоотой юм.

Гидрофиль бодисууд

Энэ бүлгийн нэр нь таны таамаглаж байгаачлан Грек үгнээс гаралтай. Гэхдээ энэ тохиолдолд филиагийн хоёр дахь хэсэг нь хайр бөгөөд энэ нь ийм бодисуудын устай харилцах харилцааг төгс тодорхойлдог - бүрэн "харилцан ойлголцол" ба маш сайн уусдаг. Заримдаа "туйлт" гэж нэрлэгддэг энэ бүлэгт энгийн спирт, сахар, амин хүчлүүд гэх мэт орно. Үүний дагуу тэдгээр нь эдгээр шинж чанартай байдаг. өндөр энергиусны молекулын таталцал. Хатуухан хэлэхэд, ерөнхийдөө бүх бодисууд их бага хэмжээгээр гидрофиль шинж чанартай байдаг.

Амфифил байдал

Гидрофобик бодисууд нэгэн зэрэг гидрофиль шинж чанартай байж болох уу? Тийм ээ! Энэ бүлгийн бодисыг амфифил буюу амфифил гэж нэрлэдэг. Нэг молекул нь бүтцэд уусдаг - туйл ба усны зэвүүн - туйлшгүй элементүүдтэй байж болно. Жишээлбэл, зарим уураг, липид, гадаргуугийн идэвхтэй бодис, полимер, пептидүүд ийм шинж чанартай байдаг. Устай харьцахдаа тэдгээр нь янз бүрийн супрамолекулын бүтцийг үүсгэдэг: нэг давхарга, липосом, мицел, хоёр давхаргат мембран, цэврүү гэх мэт Туйлын бүлгүүд шингэн рүү чиглэсэн байдаг.

Амьдрал дахь утга учир, хэрэглээ

Ус, газрын тосны харилцан үйлчлэлээс гадна гидрофобик бодисууд бараг хаа сайгүй байдаг гэсэн олон нотолгоог олж болно. Тиймээс метал, хагас дамжуулагч, түүнчлэн амьтны арьс, ургамлын навч, шавьжны хитин бүрхүүлийн цэвэр гадаргуу нь ижил төстэй шинж чанартай байдаг.

Байгаль дээр хоёр төрлийн бодис байдаг чухал. Тиймээс гидрофилийг амьтан, ургамлын организмд тээвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд бодисын солилцооны эцсийн бүтээгдэхүүн нь биологийн шингэний уусмалаар ялгардаг. Поляр бус бодисууд нь эсийн мембраныг бүрдүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг тул ийм шинж чанар нь биологийн процесст чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

IN сүүлийн жилүүдэдЭрдэмтэд янз бүрийн материалыг чийгшүүлэх, бохирдуулахаас хамгаалах шинэ гидрофобик бодисыг боловсруулж байгаа бөгөөд ингэснээр өөрөө өөрийгөө цэвэрлэх гадаргууг бий болгож байна. Хувцас, металл бүтээгдэхүүн, барилгын материал, машины шил - хэрэглээний олон талбар байдаг. Энэ сэдвийг цаашид судлах нь толбо тэсвэртэй гадаргуугийн үндэс болох олон төрлийн бодисыг хөгжүүлэхэд хүргэнэ. Ийм материалыг бий болгосноор хүмүүс цаг хугацаа, мөнгө, нөөцийг хэмнэхээс гадна цэвэрлэгээний бүтээгдэхүүний зэрэглэлийг бууруулах боломжтой болно. Тиймээс цаашдын хөгжил нь хүн бүрт ашигтай байх болно.

Мэргэжлийн дээд боловсролын улсын боловсролын байгууллага

ОХУ-ын Эрүүл мэндийн яам

(Оросын Эрүүл мэндийн яам GBOU VPO NSMU)

хэлтэс эмийн хими

Хийсвэр

ГИДРОФИЛ, ГИДРОФОБ, АМФИФИЛ БОДИС: БАЙГАЛИЙН БОЛОН ХҮНИЙ БИЕД.

(уран зохиолын тойм)

Дууссан:

Шалгасан:

Танилцуулга

Ус бол дэлхий дээрх хамгийн элбэг бодисуудын нэг юм. Энэ нь дэлхийн гадаргуугийн ихэнх хэсгийг эзэлдэг. Бараг бүх амьд биетүүд үндсэндээ уснаас бүрддэг. Хүний биед эд, эрхтэн дэх усны агууламж 20% (ясны эдэд) 85% (тархинд) хүртэл хэлбэлздэг. Хүний массын 2/3 нь ус, медузын биед 95% хүртэл ус, хуурай ургамлын үрэнд хүртэл ус 10-12% байдаг.

Ус нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь амьд организмд маш чухал тул устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн нэгдэлгүйгээр амьдралыг төсөөлөхийн аргагүй юм.

Устай холбоотой бүх бодисыг хоёр бүлэгт хуваадаг: гидрофиль - "хайртай ус" ба гидрофобик - "уснаас айдаг" (Грек хэлнээс "гидро" - ус, "филео" - хайр ба "фобос" - айдас). Эдгээр бодисын шинж чанар, тэдгээрийн байгаль дахь ач холбогдлыг бидний ажилд авч үзэх болно.

Гидрофобик ба гидрофобик бодисууд

Гидрофиль бодисууд (Грекээр "hydro" - ус, "phileo" - хайр) нь усны молекулуудыг татах энерги нь устөрөгчийн холболтын энергиээс (усны молекулуудын хоорондох таталцлын энерги) давсан бодисууд бөгөөд олон гидрофил бодисууд усанд маш сайн уусдаг. .

Гидрофиль бодисууд нь усны молекулуудтай эрчимтэй харилцан үйлчилдэг. Гидрофиль чанар нь усны молекулуудтай бодисын шингээлтийн холболтын хэмжээ, тэдгээртэй тодорхой бус нэгдлүүд үүсэх, усны хэмжээг бондын энергийн утгын дагуу хуваарилах зэргээр тодорхойлогддог. Гидрофиль чанарыг голчлон шингээх нэг давхаргын холболтын эрчим хүчээр тодорхойлдог, учир нь дараагийн давхарга нь бодистой илүү сул холбоотой байдаг. Гидрофиль чанарыг усны уур шингээх дулаан эсвэл чийгшүүлэх дулаан, түүнчлэн бодисын нэгж гадаргууг норгох ажлаар илэрхийлж болно.

Гидрофобик бодисууд (Грекээр "hydro" - ус, "phobos" - айдас) нь молекулуудын усны молекулыг татах энерги нь усны молекулуудын устөрөгчийн холбооноос бага байдаг бодис юм. Гидрофобик бодисууд нь өөх тос, зарим нүүрс ус (цардуул, гликоген, эслэг), нуклейн хүчил, ATP болон усанд уусдаггүй ихэнх уураг орно.

Үнэмлэхүй гидрофобик ("усны зэвүүн") бодис байхгүй; Тэр ч байтугай хамгийн гидрофобик - нүүрсустөрөгч ба фтор нүүрстөрөгчийн гадаргуу нь усыг шингээдэг. Тиймээс гидрофобик чанарыг бага зэрэг гидрофилик гэж үздэг.

G. ба g-ийг устай (агаар дахь) гадаргуугийн чийгшүүлэх чадварын адилаар q: гидрофиль гадаргуугийн хувьд.<90° (для абсолютно гидрофильных поверхностей q=0); для гидрофобных поверхностей 90°< <180° (напр., для парафина 105°). На трёхфазной границе твёрдого тела с водой и углеводородной жидкостью при <90° (в водной фазе) поверхность олеофобна, т.е. не смачивается маслом, а при =180° - предельно олеофильна.

Гидрофиль бодисууд нь туйлширсан химийн бодисууд юм. холбоосууд: галид, исэл ба тэдгээрийн гидратууд, карбонатууд, сульфатууд, фосфатууд, силикатууд ба алюминосиликатууд (шавар, шил), түүнчлэн эсийн мембранууд. Металл, нүүрстөрөгч, хагас дамжуулагч, сул туйлт молекулуудаас бүрдэх бодис, ургамлын навч, амьтны арьс, шавьжны хитин бүрхүүлийн цэвэр гадаргуу нь гидрофобик шинж чанартай байдаг. Гадаргуугийн идэвхтэй бодисын молекулд багтсан бүх туйлын бүлгүүд нь гадаргуугийн- идэвхтэй бодисууд- COOH, -NH2, -SO3Na гэх мэт, гидрофил; тэдгээртэй холбоотой нүүрсустөрөгчийн радикалууд нь гидрофобик шинж чанартай байдаг.

Амфифил бодисууд

Амфифил чанар нь гидрофиль болон гидрофобик шинж чанартай бодисын молекулуудын (ихэвчлэн органик) шинж чанар юм. Амфифилийн нэгдлүүдийн молекулууд нь зулзагануудтай төстэй: тэдгээр нь урт нүүрсустөрөгчийн сүүлээс (ихэвчлэн арав гаруй CH2 бүлгээс бүрддэг), туйлшралгүй орчинд уусах чадварыг баталгаажуулдаг ба гидрофил шинж чанарыг хариуцдаг туйл толгойноос бүрддэг. Тиймээс амфифил нэгдлүүд нь ус (өөрөөр хэлбэл гидрофиль шинж чанартай) ба туйлшгүй уусгагч (тэдгээр нь гидрофобик шинж чанарыг харуулдаг) хоёуланд нь нэгэн зэрэг "хайрладаг".

Гидрофиль бүлгийн төрлөөс хамааран цэнэглэгдсэн катион ба анионы функциональ бүлэг агуулсан амфифил нэгдлүүд ба цэнэггүй функциональ бүлэг бүхий амфифил нэгдлүүд ялгагдана. Мэдэгдэж буй органик нэгдлүүдийн дийлэнх нь нэгээс илүү цэнэгтэй функциональ бүлгийг агуулдаг. Ийм бодисын жишээ бол макромолекулын нэгдлүүд - уураг, липопротейн, блок сополимер гэх мэт. Уургийн молекулуудад функциональ бүлгүүдийн (туйлт эсвэл туйлт бус) харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүссэн гуравдагч бүтэц байгаа нь эдгээр нэгдлүүдийн амфифил шинж чанарыг харуулдаг.

Амфифил нэгдлүүдийн өөр нэг жишээ бол молекулууд нь зорилтот рецептортой үр дүнтэй холбогдоход шаардлагатай тодорхой функциональ бүлгүүдийг нэгтгэдэг ихэнх эм юм.

Амфифил нэгдлүүд нь амьд байгальд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдэнгүйгээр ямар ч амьтан, ургамал оршин тогтнох боломжгүй. Амфифил молекулууд нь эсийн мембраныг бүрдүүлдэг бөгөөд амьд организмыг гадны сөрөг нөлөөллөөс тусгаарладаг. Эдгээр молекулууд нь эсийн дотоод эрхтэнүүдийг бүрдүүлдэг, хуваагдах үйл явцад оролцдог, хүрээлэн буй орчинтой бодис солилцоход оролцдог. Амфифил молекулууд нь бидний хоол болж, бидний биед бүрэлдэж, дотоод зохицуулалт, цөсний хүчлийн мөчлөгт оролцдог. Бидний бие 10% -иас илүү амфифил молекулуудыг агуулдаг. Тийм ч учраас синтетик гадаргуугийн идэвхт бодисууд нь амьд организмд аюултай байж, жишээлбэл, эсийн мембраныг уусгаж, үхэлд хүргэдэг.

Дүгнэлт

Байгалийн хувьд хоёр төрлийн бодис чухал байдаг. Гидрофобик бодисууд бараг хаа сайгүй олддог гэсэн олон нотолгоог олж болно. Тиймээс метал, хагас дамжуулагч, түүнчлэн амьтны арьс, ургамлын навч, шавьжны хитин бүрхүүлийн цэвэр гадаргуу нь ижил төстэй шинж чанартай байдаг. Хариуд нь гидрофилууд нь амьтан, ургамлын биед шим тэжээлийг тээвэрлэхэд ашиглагддаг бөгөөд бодисын солилцооны эцсийн бүтээгдэхүүнийг биологийн шингэний уусмалаар ялгаруулдаг. Сонгомол нэвчилттэй эсийн мембран үүсэхэд туйлшгүй бодисууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тийм ч учраас ийм шинж чанар нь биологийн үйл явцын явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Сүүлийн жилүүдэд эрдэмтэд янз бүрийн материалыг чийг, бохирдлоос хамгаалахад ашиглаж болох шинэ гидрофобик бодисыг боловсруулж байгаа бөгөөд ингэснээр өөрөө өөрийгөө цэвэрлэх гадаргууг бүрдүүлдэг. Хувцас, металл бүтээгдэхүүн, барилгын материал, машины шил - хэрэглээний олон талбар байдаг. Энэ сэдвийг цаашид судлах нь толбо тэсвэртэй гадаргуугийн үндэс болох олон төрлийн бодисыг хөгжүүлэхэд хүргэнэ. Ийм материалыг бий болгосноор хүмүүс цаг хугацаа, мөнгө, нөөцийг хэмнэхээс гадна цэвэрлэгээний бүтээгдэхүүнээс байгаль орчны бохирдлын хэмжээг бууруулах боломжтой болно. Тиймээс цаашдын хөгжил нь хүн бүрт ашигтай байх болно.

Лавлагаа

1. http://fb.ru/article/133638/chto-takoe-gidrofobnyie-veschestva

2.http://www.schoolhels.fi/ school/school_today/ dostigeniya/2012_2013/ nanotexnologiya/page6.htm

3.http://pobiology.rf/ Biological-dictionary/G/265-Hydrophobic-substances

Гадаргуу дээрх устай харьцах 165 градусын өнцөг нь плазмын технологи ашиглан өөрчлөгдсөн. Гадаргуугийн химийн систем. Холбоо барих өнцөг нь улаан өнцгөөс 90 градус байна.

Өвсний гидрофобик гадаргуу дээр ус дусдаг

Хугацаа гидрофобикЭнэ нь эртний Грекийн ὑδρόφοβος буюу "усны айдас төрүүлэх", ὕδωρ, "ус", φόβος "айдас" гэсэн үгнээс гаралтай.

Химийн суурь

Гидрофобик харилцан үйлчлэл нь гол төлөв усны молекулуудын хоорондох өндөр динамик устөрөгчийн холбоог туйлт бус молекулуудын эргэн тойронд клатрат шиг бүтэц үүсгэдэг шингэн туйлтгүй ууссан бодисоор тасалсны үр дүнд үүсдэг энтропик нөлөө юм. Энэ бүтэц нь чөлөөт усны молекулуудаас илүү эмх цэгцтэй бөгөөд усны молекул өөртэйгөө аль болох харилцан үйлчлэлцэхийн тулд илүү өндөр энтропийн төлөвийг бий болгодог бөгөөд ингэснээр туйлшгүй молекулууд бөөгнөрөн гадаргуугийн талбайг багасгахад хүргэдэг. ус болон системийн энтропийг бууруулах. Ийнхүү холилдохгүй 2 үе шат (гидрофобик ба гидрофобик) нь тэдгээрийн хоорондын гадаргуугийн талбай хамгийн бага байхаар өөрчлөгдөнө. Энэ нөлөөг фазын тусгаарлалт гэж нэрлэгддэг үзэгдлээр дүрсэлж болно.

Супергидрофобик чанар

Бадамлянхуа навчны ургамал дээрх усны дусал.

Супергидрофобикбадамлянхуа ургамлын навч зэрэг гадаргуу нь чийгшүүлэхэд маш хэцүү байдаг. Усны дуслын контактын өнцөг нь 150 ° -аас их байна. Үүнийг бадамлянхуа эффект гэж нэрлэдэг бөгөөд химийн шинж чанараас илүүтэй үндсэндээ гадаргуу хоорондын хурцадмал байдалтай холбоотой физик шинж чанар юм.

онол

1805 онд Томас Янг контактын өнцгийг тодорхойлжээ. тетасхийгээр хүрээлэгдсэн хатуу гадаргуу дээр дусал үлдсэн шингэнд үйлчлэх хүчийг шинжлэх замаар.

WENZEL нь шингэн нь бичил бүтцийн гадаргуутай шууд харьцах үед θ болж өөрчлөгдөнө θ W*

cos ⁡ θ W * = r cos ⁡ θ (\displaystyle \cos (\theta)_(W)*=r\cos (\theta)\,)

Хаана Рбодит талбайг төлөвлөсөн талбайн харьцааг илэрхийлнэ. Вензелийн тэгшитгэл нь гадаргуугийн бичил бүтэц нь гадаргуугийн байгалийн хандлагыг сайжруулдаг болохыг харуулж байна. Гидрофобик гадаргуу (анхны холбоо барих өнцөг нь 90°-аас их) нь бичил бүтэцтэй байх үед илүү гидрофобик болдог - түүний шинэ контактын өнцөг нь анхныхаас их болдог. Гэсэн хэдий ч гидрофиль гадаргуу (анхны холбоо барих өнцөг нь 90 ° -аас бага) нь бичил бүтэцтэй байх үед илүү гидрофилик болдог - түүний шинэ контактын өнцөг нь анхныхаас бага болно. Кэсси, Бакстер нар хэрэв шингэн нь бичил бүтцийн орой дээр тогтсон байвал, θ & болж өөрчлөгдөнө тетас CB*:

cos ⁡ θ CB * = φ (cos ⁡ θ + 1) - 1 (\displaystyle \cos (\theta)_(\text (CB))*=\varphi (\cos \theta +1)-1\, )

Энд φ нь шингэнтэй харьцах хатуу биетийн талбайн хэсэг юм. Кэсси-Бакстер муж дахь шингэн нь Вензел мужаас илүү хөдөлгөөнтэй байдаг.

Бид хоёр тэгшитгэлээс шинэ контактын өнцгийг тооцоолсноор Wenzel эсвэл Cassie-Baxter төлөв байх ёстой эсэхийг таамаглаж чадна. Чөлөөт энергийн аргументыг багасгах үед шинэ контактын өнцгөөр таамагласан харьцаа нь хамгийн их байх магадлалтай төлөв юм. Математикийн хэллэгээр Кэсси-Бакстерийн төлөв оршин тогтнохын тулд тэгш бус байдал үнэн байх ёстой.

cos ⁡ θ > φ - 1 r - φ (\displaystyle \\cos theta>(\frac (\varphi -1)(r-\varphi)))

Кэсси-Бакстерийн төлөв байдлын сүүлийн үеийн өөр шалгуурт дараах 2 нөхцөл хангагдсан тохиолдолд Кэсси-Бакстерийн төлөв бий болно гэж заасан байдаг: 1) хүчний холбоо барих шугамууд нь уналтын жингийн биеийн хүчийг давах ба 2) бичил бүтэц нь микро бүтцийн суурьтай хүрэлцэхээс сэргийлж, бичил бүтцийг холбогч шингэнийг хамгаалахад хангалттай өндөр байдаг.

Гадаргуугийн барзгар байдал болон гадаргуугийн энергид тулгуурлан Вензел болон Кэсси-Бакстерийн төлөвийг хооронд нь шилжүүлэх шинэ шалгуурыг саяхан боловсруулсан. Шалгуур нь агаарын тэгш бус гадаргуу дээрх шингэний дуслыг барих чадварт чиглэдэг бөгөөд энэ нь гадаргуугийн барзгар байдал, энергийн тодорхой хослолд Вензелийн загвар эсвэл Кэсси-Бакстерийн загварыг ашиглах ёстой эсэхийг хэлж чадна.

Холбоо барих өнцөг нь статик гидрофобик байдлын хэмжүүр бөгөөд контактын өнцгийн гистерезис ба гулсалтын өнцөг нь динамик хэмжигдэхүүн юм. Холбоо барих өнцгийн гистерезис нь гадаргуугийн нэг төрлийн бус байдлыг тодорхойлдог үзэгдэл юм. Пипеткээр шингэнийг хатуу бодис руу шахах үед шингэн нь зарим холбоо барих өнцөг үүсгэдэг. Пипетк илүү шингэн шахах тусам дусал хэмжээ нэмэгдэж, контактын өнцөг нэмэгдэх боловч түүний гурван фазын хил нь гэнэт гадагш гарах хүртэл хөдөлгөөнгүй хэвээр байх болно. Дусал гадагш гарахын өмнөхөн хүрч байсан өнцгийг урагшлах контактын өнцөг гэнэ. Ухрах контактын өнцгийг одоо дусалаас шингэнийг буцааж шахах замаар хэмждэг. Дусал хэмжээ багасч, контактын өнцөг багасах боловч түүний гурван фазын хил нь дотогшоо гэнэт ухрах хүртэл хөдөлгөөнгүй хэвээр байх болно. Дусал дотогшоо ухрахын өмнөхөн хүрч байсан өнцгийг ухрах контактын өнцөг гэнэ. Холбоо барих өнцгүүдийн урагшлах ба ухрах хоорондын ялгааг контактын өнцгийн гистерезис гэж нэрлэдэг бөгөөд гадаргуугийн тэгш бус байдал, барзгар байдал, хөдөлгөөнийг тодорхойлоход ашиглаж болно. Нэг төрлийн биш гадаргуу нь контактын шугамын хөдөлгөөнд саад учруулах домэйнуудтай болно. Гулсалтын өнцөг нь динамик гидрофобик байдлын өөр нэг хэмжүүр бөгөөд гадаргуу дээр дуслыг буулгаж, дусал гулсах хүртэл гадаргууг хазайлгах замаар хэмждэг. Ерөнхийдөө Касси-Бакстер төлөвт байгаа шингэн нь Вензелийн төлөвтэй харьцуулахад бага гулсах өнцөг ба контактын өнцгийн гистерезисийг харуулдаг.

Судалгаа ба хөгжүүлэлт

Деттр, Жонсон нар 1964 онд супергидрофобик бадамлянхуа эффектийн үзэгдэл нь барзгар гидрофобик гадаргуутай холбоотой болохыг олж илрүүлж, парафин эсвэл TFE теломероор бүрсэн шилэн сувгийн туршилт дээр үндэслэн онолын загварыг боловсруулсан. Супергидрофобик бичил нано бүтэцтэй гадаргуугийн өөрийгөө цэвэрлэх шинж чанарыг 1977 онд мэдээлсэн. 1986-1995 оны хооронд перфторалкил, перфторполиэтер, RF-ийн плазмаар үүсгэгдсэн супергидрофобик материалыг боловсруулж, цахилгаан чийгшүүлэхэд ашиглаж, биоанагаахын хэрэглээнд зориулж худалдаанд гаргасан. Бусад технологи, хэрэглээ бий болсон. 1990-ээд оны дунд үеэс хойш. Нэг эсвэл хоёр үе шаттайгаар хэрэглэсэн бат бөх супергидрофобик шаталсан найрлагыг 2002 онд илчилсэн бөгөөд ≤ 100 нм нано хэмжээтэй хэсгүүдийг агуулсан, микрон хэмжээтэй эсвэл ≤ 100 микрон хэмжээтэй гадаргуу дээр хэрэглэсэн. Механик элэгдлээс жижиг хэсгүүдийг хамгаалахын тулд илүү том хэсгүүд ажиглагдсан.

Саяхны судалгаагаар алкил кетен димер (AKD) нь нано бүтэцтэй фрактал гадаргууд хатуурах боломжийг олгосон супергидрофобик шинж чанарыг мэдээлсэн. Маш олон баримт бичигт бөөмийн хуримтлал, sol-гелийн арга, плазмын боловсруулалт, уурын хуримтлал, цутгах технологи зэрэг супергидрофобик гадаргууг үйлдвэрлэх аргуудыг танилцуулж байна. Нөлөөллийн судалгааны өнөөгийн боломжууд нь үндсэн судалгаа, практик үйлдвэрлэлд оршдог. Wenzel болон Cassie-Baxter загваруудыг ашиглах боломжтой эсэх талаар маргаан саяхан гарч ирэв. Wenzel болон Cassie-Baxter загварын гадаргуугийн энергийн хэтийн төлөвийг сорьж, контактын шугамын хэтийн төлөвийг дэмжих зорилготой туршилтын үеэр усны дуслыг барзгар гидрофобик бүсэд гөлгөр гидрофобик талбайд, гөлгөр гидрофобик бүсэд барзгар гидрофобик талбайд, ба гидрофобик бүс дэх гидрофиль сайт. Туршилтууд нь контактын шугамын гадаргуугийн хими, геометрт контактын өнцөг болон контактын өнцгийн гистерезис нөлөөлж байгааг харуулсан боловч контактын шугамын доторх гадаргуугийн талбай ямар ч нөлөө үзүүлээгүй. Холбоо барих шугамын хонхорхой ихсэх нь дуслын хөдөлгөөнийг нэмэгдүүлдэг гэсэн аргументыг мөн дэвшүүлсэн.