Kellelgi koolis vedas keemiatunnis mitte ainult igavate testide kirjutamise ja molaarmassi arvutamise või valentsi märkimise, vaid ka jälgimise, kuidas õpetaja katseid teeb. Alati muutus katse osana justkui võluväel vedelikud katseklaasides ettearvamatult värvi ja midagi muud võis ilusti plahvatada või põleda. Võib-olla mitte nii suurejoonelised, kuid siiski huvitavad katsed, milles kasutatakse hüdrofiilseid ja hüdrofoobseid aineid. Muide, mis need on ja miks nad on uudishimulikud?
Füüsikalised omadused
Keemiatundides, läbides perioodilisuse tabeli järgmist elementi, aga ka kõiki põhiaineid, rääkisime tingimata nende erinevatest omadustest. Eelkõige puudutati nende füüsikalisi omadusi: tihedus, agregatsiooni olek tavatingimustes, sulamis- ja keemistemperatuurid, kõvadus, värvus, elektrijuhtivus, soojusjuhtivus ja palju muud. Mõnikord räägiti sellistest omadustest nagu hüdrofoobsus või hüdrofiilsus, kuid reeglina nad sellest eraldi ei räägi. Vahepeal on see üsna huvitav ainete rühm, mida võib igapäevaelus kergesti kohata. Nii et see pole paigast ärasaab nende kohta rohkem teada.
Hüdrofoobsed ained
Elust saab hõlpsasti võtta näiteid. Seega ei saa vett õliga segada - kõik teavad seda. See lihts alt ei lahustu, vaid jääb pinnale mullide või kilena hõljuma, kuna selle tihedus on väiksem. Aga miks see ja millised teised hüdrofoobsed ained eksisteerivad?
Tavaliselt kuuluvad sellesse rühma rasvad, mõned valgud ja nukleiinhapped, aga ka silikoonid. Ainete nimetus tuleneb kreekakeelsetest sõnadest hydor – vesi ja fobos – hirm, kuid see ei tähenda, et molekulid kardaksid. Lihts alt need on vähe või täielikult lahustumatud, neid nimetatakse ka mittepolaarseteks. Absoluutset hüdrofoobsust ei eksisteeri, isegi need ained, mis näib, et veega üldse ei suhtle, adsorbeerivad seda siiski, ehkki tühistes kogustes. Praktikas näeb sellise materjali kokkupuude H2O-ga välja nagu kile või tilgad või jääb vedelik pinnale ja on palli kujul, kuna sellel on kõige väiksem pindala ja tagab minimaalse kontakti.
Hüdrofoobsed omadused on seletatavad teatud ainete keemilise struktuuriga. See on tingitud vähesest veemolekuli külgetõmmetest, nagu juhtub näiteks süsivesinike puhul.
Hüdrofiilsed ained
Selle rühma nimi, nagu võite arvata, pärineb samuti kreeka sõnadest. Kuid sel juhul on philia teine osa armastus ja see iseloomustab suurepäraselt selliste ainete suhet veega -täielik "vastastikune mõistmine" ja suurepärane lahustuvus. Sellesse rühma, mida mõnikord nimetatakse "polaarseteks", kuuluvad lihtalkoholid, suhkrud, aminohapped jne. Sellest tulenev alt on neil sellised omadused, kuna neil on veemolekuli suhtes suur külgetõmbeenergia. Rangelt võttes on tegelikult kõik ained suuremal või vähemal määral hüdrofiilsed.
Amfifiilsus
Kas juhtub, et hüdrofoobsetel ainetel võivad olla samaaegselt hüdrofiilsed omadused? Selgub, et jah! Seda ainete rühma nimetatakse difiilseteks või amfifiilseteks. Selgub, et sama molekuli struktuuris võib olla nii lahustuvaid - polaarseid kui ka vetthülgavaid - mittepolaarseid elemente. Sellistel omadustel on näiteks mõned valgud, lipiidid, pindaktiivsed ained, polümeerid ja peptiidid. Veega suheldes moodustavad nad mitmesuguseid supramolekulaarseid struktuure: monokihid, liposoomid, mitsellid, kahekihilised membraanid, vesiikulid jne. Sel juhul osutuvad polaarsed rühmad orienteeritud vedelikule.
Tähendus ja rakendus elus
Lisaks vee ja õli koosmõjule on palju tõendeid selle kohta, et hüdrofoobseid aineid leidub peaaegu kõikjal. Niisiis on metallide, pooljuhtide, aga ka loomanaha, taimede lehtede ja putukate kitiinkatte puhastel pindadel sarnased omadused.
Looduses on mõlemat tüüpi ained olulised. Seega kasutatakse hüdrofiile looma- ja taimeorganismide toitainete transportimisel, lõpp-produktidesvahetust erituvad ka bioloogiliste vedelike lahuste abil. Mittepolaarsetel ainetel on suur tähtsus selektiivse läbilaskvusega rakumembraanide moodustamisel. Seetõttu on sellistel omadustel oluline roll bioloogiliste protsesside käigus.
Teadlased on viimastel aastatel välja töötanud üha uusi hüdrofoobseid aineid, millega on võimalik kaitsta erinevaid materjale märgumise ja saastumise eest, luues nii ühtlased isepuhastuvad pinnad. Rõivad, metalltooted, ehitusmaterjalid, autoklaas – kasutusvaldkondi on palju. Selle teema edasine uurimine viib multifoobsete ainete väljatöötamiseni, millest saab mustust hülgavate pindade alus. Selliseid materjale luues säästavad inimesed aega, raha ja ressursse, samuti on võimalik puhastusvahenditega vähendada looduse saastatust. Nii et edasised arengud on kasulikud kõigile.
