كان شخصًا ما في المدرسة محظوظًا في فصل الكيمياء ليس فقط لكتابة اختبارات مملة وحساب الكتلة المولية أو الإشارة إلى التكافؤ ، ولكن أيضًا لمشاهدة كيفية إجراء المعلم للتجارب. دائمًا ، كجزء من التجربة ، كما لو كان لون السوائل في أنابيب الاختبار بفعل السحر غير متوقع ، ويمكن لشيء آخر أن ينفجر أو يحترق بشكل جميل. ربما لم تكن التجارب مذهلة للغاية ، ولكنها لا تزال مثيرة للاهتمام حيث يتم استخدام المواد المحبة للماء والمواد الكارهة للماء. بالمناسبة ، ما هم ولماذا هم فضوليون؟
الخصائص الفيزيائية
في دروس الكيمياء ، من خلال الانتقال إلى العنصر التالي من الجدول الدوري ، وكذلك جميع المواد الأساسية ، تحدثنا بالضرورة عن خصائصها المختلفة. على وجه الخصوص ، تم التطرق إلى خصائصها الفيزيائية: الكثافة ، وحالة التجميع في ظل الظروف العادية ، ونقاط الانصهار والغليان ، والصلابة ، واللون ، والتوصيل الكهربائي ، والتوصيل الحراري ، وغيرها الكثير. في بعض الأحيان كان هناك حديث عن خصائص مثل الكره للماء أو الماء ، ومع ذلك ، كقاعدة عامة ، لا يتحدثون عن هذا بشكل منفصل. وفي الوقت نفسه ، هذه مجموعة مثيرة للاهتمام من المواد التي يمكن مواجهتها بسهولة في الحياة اليومية. لذا فهي ليست في غير محلهاسوف تتعلم المزيد عنهم.
المواد الكارهة للماء
يمكن بسهولة أخذ الأمثلة من الحياة. لذلك ، لا يمكنك خلط الماء بالزيت - الجميع يعرف ذلك. إنه ببساطة لا يذوب ، لكنه يظل عائمًا على شكل فقاعات أو فيلم على السطح ، لأن كثافته أقل. ولكن لماذا هذا وما هي المواد الأخرى الكارهة للماء الموجودة؟
عادة ما تحتوي هذه المجموعة على الدهون ، وبعض البروتينات والأحماض النووية ، وكذلك السيليكونات. يأتي اسم المواد من الكلمات اليونانية hydor - الماء و phobos - الخوف ، لكن هذا لا يعني أن الجزيئات خائفة. إنها فقط صغيرة أو غير قابلة للذوبان تمامًا ، وتسمى أيضًا غير قطبية. لا توجد مقاومة مطلقة للماء ، حتى تلك المواد التي يبدو أنها لا تتفاعل مع الماء على الإطلاق ، لا تزال تمتصه ، وإن كان بكميات ضئيلة. من الناحية العملية ، يبدو ملامسة مثل هذه المادة مع H2O مثل فيلم أو قطرات ، أو يبقى السائل على السطح ويأخذ شكل كرة ، نظرًا لأنه يحتوي على أصغر مساحة السطح ويوفر الحد الأدنى من الاتصال.
يتم شرح الخصائص الكارهة للماء من خلال التركيب الكيميائي لبعض المواد. هذا بسبب قلة الانجذاب إلى جزيء الماء ، كما يحدث ، على سبيل المثال ، مع الهيدروكربونات.
المواد المحبة للماء
اسم هذه المجموعة ، كما قد تتخيل ، يأتي أيضًا من الكلمات اليونانية. لكن في هذه الحالة ، الجزء الثاني من المحبة هو الحب ، وهذا يميز تمامًا علاقة هذه المواد بالماء -كامل "التفاهم المتبادل" والذوبان ممتازة. هذه المجموعة ، التي تسمى أحيانًا "القطبية" ، تشمل الكحولات البسيطة والسكريات والأحماض الأمينية ، وما إلى ذلك. وبناءً على ذلك ، فإنها تتمتع بمثل هذه الخصائص ، نظرًا لأن لديها طاقة جذب عالية لجزيء الماء. بالمعنى الدقيق للكلمة ، في الواقع ، جميع المواد محبة للماء بدرجة أكبر أو أقل.
البرمائيات
هل يحدث أن تحتوي المواد الكارهة للماء في نفس الوقت على خصائص محبة للماء؟ اتضح نعم! تسمى هذه المجموعة من المواد ثنائي المحبة أو البرمائيات. اتضح أن نفس الجزيء يمكن أن يحتوي في بنيته على عناصر قابلة للذوبان - قطبية ، وطاردة للماء - غير قطبية. تحتوي هذه الخصائص ، على سبيل المثال ، على بعض البروتينات والدهون والمواد الخافضة للتوتر السطحي والبوليمرات والببتيدات. عند التفاعل مع الماء ، فإنها تشكل العديد من الهياكل فوق الجزيئية: الطبقات الأحادية ، الجسيمات الشحمية ، المذيلات ، الأغشية ثنائية الطبقة ، الحويصلات ، إلخ. في هذه الحالة ، تبين أن المجموعات القطبية موجهة نحو السائل.
المعنى والتطبيق في الحياة
بالإضافة إلى تفاعل الماء والزيت ، هناك الكثير من الأدلة على أن المواد الكارهة للماء توجد في كل مكان تقريبًا. لذلك ، فإن الأسطح النظيفة للمعادن وأشباه الموصلات وجلد الحيوانات وأوراق النبات وغطاء الكيتين الحشري لها خصائص متشابهة.
في الطبيعة ، كلا النوعين من المواد مهمان. وبالتالي ، يتم استخدام الماء في نقل العناصر الغذائية في الكائنات الحية الحيوانية والنباتية ، والمنتجات النهائيةيتم التخلص من التبادل أيضًا باستخدام محاليل السوائل البيولوجية. المواد غير القطبية لها أهمية كبيرة في تكوين أغشية الخلايا ذات النفاذية الانتقائية. هذا هو السبب في أن مثل هذه الخصائص تلعب دورًا مهمًا في مسار العمليات البيولوجية.
في السنوات الأخيرة ، طور العلماء المزيد والمزيد من المواد الكارهة للماء ، والتي يمكن بواسطتها حماية المواد المختلفة من البلل والتلوث ، وبالتالي إنشاء أسطح ذاتية التنظيف. الملابس والمنتجات المعدنية ومواد البناء وزجاج السيارات - هناك العديد من مجالات التطبيق. ستؤدي الدراسة الإضافية لهذا الموضوع إلى تطوير مواد متعددة الكراهية والتي ستصبح أساسًا للأسطح المقاومة للأوساخ. من خلال إنشاء مثل هذه المواد ، يمكن للناس توفير الوقت والمال والموارد ، وسيكون من الممكن أيضًا تقليل درجة تلوث الطبيعة بمنتجات التنظيف. لذا فإن المزيد من التطورات ستفيد الجميع.
