ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
(от греч. hydor-вода и phobos-боязнь,
страх), сильное притяжение в воде между неполярными частицами (молекулами,
остатками сложных молекул, частицами дисперсной фазы и т. п.). Причина
Г. в.-большая энергия водородной связи между молекулами воды, превосходящая
энергию их взаимод. с неполярными частицами. Термодинамич. невыгодность
контакта воды с неполярными в-вами (рассматриваемая как гидрофобность)
и предопределяет сильное притяжение их молекул друг к другу.
Г. в. между неполярными атомными группами (углеводородными, галогенуглеродными
и т.п.), входящими в состав большинства орг. молекул, определяет особые
св-ва их водных р-ров, в т. ч. способность к мицеллообразованию и солюбилизацию
(резкое повышение р-римости неполярных в-в типа масел в мицеллярных р-рах).
Взаимод. между неполярными группами, входящими в состав полимерных молекул,
оказывает решающее влияние на их конформационное состояние в воде. В частности,
устойчивость нативной конформации белковых молекул обусловлена определенной
последовательностью расположения гидрофобных аминокислотных остатков в
полипептидной цепочке. Г. в. обеспечивает специфич. взаимод. ферментов
с субстратами, самосборку и разл. аспекты функционирования биомембран и
др. надмолекулярных структур. Г. в.-движущая сила адсорбции ПАВ из водных
р-ров на границе с воздухом и неполярными жидкими и твердыми фазами ("маслами",
гидрофобными минералами типа угля, серы, полимерами типа полиэтилена, полистирола,
фторопластов и др.). С Г. в. связана неустойчивость водных пленок между
неполярными фазами, коагуляция и структурообразование в водных дисперсиях
гидрофобных частиц (суспензиях, латексах, флотационных пульпах и др.).
Экспериментальные исследования Г. в. основываются на изучении р-римости
инертных газов, углеводородов и др. неполярных в-в в воде, разнообразных
термодинамич. и кинетич. св-в водных р-ров орг. соед., сил взаимод. между
макроскопич. неполярными пов-стями. Они тесно связаны с изучением структуры
воды с применением разл. спектроскопич. методик (оптич. спектроскопии,
диэлькометрии, ЯМР, рассеяния нейтронов и др.).
В теоретич. аспекте Г. в. рассматривают в рамках общей проблемы влияния
среды на меж молекулярные взаимодействия. Внедрение неполярной молекулы
в воду невозможно без нарушения образуемой молекулами воды пространственной
сетки прочных водородных связей. Для такого внедрения требуется значит.
затрата работы, т.е. повышается своб. энергия системы (изохорно-изотермич.
потенциал, или энергия Гельмгольца). В результате неполярные молекулы в
воде начинают притягиваться, поскольку при их сближении термодинамически
невыгодный контакт с водой в той или иной степени устраняется и своб. энергия
системы понижается. Вызываемые присутствием неполярной молекулы искажения
в структуре воды могут передаваться на значит. расстояния по цепочкам водородных
связей и обусловливать дальнодействие сил Г. в. Эти искажения носят упорядоченный
характер и сопровождаются уменьшением энтропии системы; энтропийная природа
Г. в. и проявляется в его усилении при повышении т-ры.
Поскольку эффективный потенциал взаимод. молекул в жидкой среде (т.
наз. потенциал средней силы) представляет собой суммарный результат взаимод.
большого числа молекул, точное определение его параметров является сложной
теоретич. задачей, решаемой в рамках разл. моделей жидкого состояния (см. Жидкость
). Энергия Г. в. неполярных молекул в воде, отвечающая глубине
потенциальной ямы, т.е. эффективная энергия межмол. связи, может превосходить
энергию дисперсионного взаимодействия
этих же молекул в отсутствие
среды (в вакууме). В отличие от потенциала взаимод. молекул в отсутствие
среды потенциал Г. в. имеет осциллирующий характер (наблюдается чередование
минимумов и максимумов с периодом порядка диаметра молекул среды).
Взаимод. между неполярными частицами, аналогичные по своей природе Г.
в., имеют место не только в воде, но и в др. жидкостях с высокой когезионной
энергией (высоким поверхностным натяжением), напр. в формамиде и глицерине.
Это позволяет говорить о более общем явлении -лиофобном взаимодействии.
Лиофобное взаимод. в принципе может осуществляться и между полярными в-вами.
Так, адгезия гидрофильных стеклянных частиц усиливается при погружении
в ртуть и сопровождается образованием вакуумной полости в контакте между
частицами вследствие несмачивания гидрофильных поверхностей ртутью.
Лит.: Пчелин В. А., Гидрофобные взаимодействия в дисперсных системах,
М., 1976; Коагуляционные контакты в дисперсных системах, М., 1982. В.
В. Я минский.
