Гидрофильность и гидрофобность. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Гидрофильность и гидрофобность (от греч. hydor - вода и philia - любовь или рhobos - боязнь, страх) - характеристики взаимодействия поверхностей в-в (твёрдых тел) с молекулами воды. Г. и г.- частный случай лиофильности и лиофобности - характеристик взаимодействия веществ с молекулами жидкостей разл. полярности, определяющих степень их смачиваемости этими жидкостями. Понятие Г. и г. применяют не только к телам, обладающим поверхностью, но и к отдельным молекулам и ионам.

Гидрофильные в-ва интенсивно взаимодействуют с молекулами воды. Гидрофильность характеризуется величиной адсорбционной связи (см. Адсорбция)B-B с молекулами воды, образованием с ними неопределённых соединений и распределением кол-ва воды по величинам энергии связи. Гидрофильность преимущественно определяется величиной энергии связи адсорбционного монослоя, т. к. последующие слои связаны с в-вом гораздо слабее. Гидрофильность может выражаться теплотой адсорбции водяного пара или теплотой смачивания, а также работой смачивания единицы поверхности в-ва.

Абсолютно гидрофобных ("водоотталкивающих") в-в нет; даже наиболее гидрофобные - углеводородные и фторуглеродные - поверхности адсорбируют воду. Поэтому гидрофобность рассматривают как малую степень гидрофильности.

Г. и г. могут быть оценены, как и смачиваемость поверхности водой (в воздушной среде), величиной угла смачивания q: для гидрофильных поверхностей

<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.

Гидрофильными являются вещества с полярными хим. связями: галогениды, оксиды и их гидраты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, силикаты и алюмосиликаты (глины, стекла), а также клеточные мембраны. Чистые поверхности металлов, углерода, полупроводников, вещества, состоящие из слабо полярных молекул, листья растений, кожа животных, хитиновый покров насекомых гидрофобны. Все полярные группы, входящие в состав молекул ПАВ - поверхностно-активных веществ - COOH, -NH₂,-SO₃Na и др., гидрофильны; связанные с ними углеводородные радикалы - гидрофобны.

Гидрофильность твёрдых тел может резко понижаться (происходит их гидрофобизация) при адсорбции (особенно при хемосорбции) на их поверхности молекул ПАВ, ориентированных полярными группами в сторону поверхности, а углеводородными цепями - в окружающую среду (напр., при адсорбции жирных кислот, их солей и др. органич. ПАВ на поверхности минералов). Обратная ориентация адсорбированных молекул ПАВ приводит к гидрофилизации гидрофобных поверхностей.

Литература по гидрофильности и гидрофобности

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.