Hydrofobie

 

 

Vlastnosti hydrofobních látek jsou určeny interakcí mezi kapalinou a pevnou látkou, závisejí na velikosti jejich stykového úhlu na styčné ploše. Čím větší je stykový úhel, tím je mezi kapalinou a pevnou látkou nižší interakce a látky se k sobě chovají hydrofobně. Naopak, čím menší je jejich stykový úhel a tím vyšší interakce, látky se k sobě chovají hydrofilně.

Důvodem vysokých stykových úhlů hydrofobních látek s vodou je, že molekuly vody interagují silněji mezi sebou (vodíkové vazby) než s hydrofobním povrchem (Van der Waalsovy vazby). Proto je v případě hydrofobních látek energeticky nejpříznivější téměř kulový tvar kapiček vody.

Na obrázku jsou zobrazeny rozdíly mezi hydrofilními a hydrofobními interakcemi v závislosti na stykovém úhlu mezi kapalinou a pevnou látkou:

• a) při nízkých stykových úhlech (cca 0°) se povrch pevné látky chová jako hydrofilní (vodu milující)
• b) při úhlech kolem 90° se povrch pevné látky chová jako hydrofobní (vodu odpuzující)
• c) při úhlech nad 90° se povrch pevné látky chová jako superhydrofobní (vodu extrémně odpuzující)

Při velmi vysokých úhlech (cca 160°) je superhydrofobie označována jako lotosový efekt a odpovídá extrémně nízké smáčivosti. Povrch listů a květů lotosu má totiž extrémní hydrofobní povrch. Díky této speciální vlastnosti má stykové úhly přes 160°, takže kapky na něm jsou téměř kulaté. Voda se z takových povrchů odstraňuje velmi dobře a částice nečistot se velmi snadno odplavují.

Hydrofobními látkami jsou například organické látky - tuky, vosky, alkany nebo alkeny. Rozpustnost těchto látek ve vodě je velmi nízká. Naopak jsou téměř vždy lipofilní, to znamená, že se dobře rozpouštějí v tucích a olejích. Hydrofobie však není vždy synonymem lipofilie, protože některé látky jsou současně hydrofobní a lipofobní. Tyto látky se nazývají amfifobní.

Využití hydrofobních povrchů v průmyslu je velmi široké:

• Potahování povrchů teflonem (PTFE) nebo impregnace izolačních materiálů a textilií hydrofobními materiály, jako je vosk nebo parafín.
• Hydrofobní beton se vyrábí od poloviny 20. století.
• Potahování bavlněných tkanin částicemi oxidu křemičitého technikou sol-gel, která chrání tkaninu před UV zářením a činí ji superhydrofobní.
• Výroba superhydrofobního polyethylenu. Na takovém povrchu lze snadno smýt 99 % nečistot.
• Superhydrofobní povrchy mají velký význam pro laboratorní mikrofluidní zařízení a mohou výrazně zlepšit povrchovou bioanalýzu.
• Ve farmaceutických výrobcích ovlivňuje hydrofobie rozpouštění léčiv a jejich tvrdost.

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Hydrophobie na německé Wikipedii a Hydrophobe na anglické Wikipedii.

• Alberts B., Bray D., Johnson A., Lewis J. a kolektiv. Základy buněčné biologie. Espero Publishing, 1998. ISBN 80-902906-2-0
• Chrobáková E., Křehla L., Lavičková M., Pflegerová E. Slovník cizích slov. Levné knihy, 2010. ISBN 978-80-7309-347-1

•   Obrázky, zvuky či videa k tématu hydrofobie na Wikimedia Commons