ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ (от греческого 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 взаимодействие с неполярными частицами. Термодинамич. невыгодность контакта воды с неполярными веществами (рассматриваемая как гидрофобность) и предопределяет сильное притяжение их молекул друг к другу. ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в. между неполярными атомными группами (углеводородными, галогенуглеродными и т.п.), входящими в состав большинства органическое молекул, определяет особые свойства их водных растворов, в том числе способность к мицеллообразованию и солюбилизацию (резкое повышение растворимости неполярных веществ типа масел в мицеллярных растворах). 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. ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в. обеспечивает специфический взаимодействие ферментов с субстратами, самосборку и различные аспекты функционирования биомембран и др. надмолекулярных структур. ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в.-движущая сила адсорбции ПАВ из водных растворов на границе с воздухом и неполярными жидкими и твердыми фазами ("маслами", гидрофобными минералами типа угля, серы, полимерами типа полиэтилена, полистирола, фторопластов и др.). С ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в. связана неустойчивость водных пленок между неполярными фазами, коагуляция и структурообразование в водных дисперсиях гидрофобных частиц (суспензиях, латексах, флотационных пульпах и др.).

Экспериментальные исследования ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в. основываются на изучении растворимости инертных газов, углеводородов и др. неполярных веществ в воде, разнообразных термодинамическое и кинетическая свойств водных растворов органическое соединение, сил взаимодействие между макроскопич. неполярными поверхностями. Они тесно связаны с изучением структуры воды с применением различные спектроскопич. методик (оптический спектроскопии, диэлькометрии, ЯМР, рассеяния нейтронов и др.).

В теоретич. аспекте ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 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 значительной затрата работы, т.е. повышается свободный энергия системы (изохорно-изотермодинамически 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 свободный энергия системы понижается. Вызываемые присутствием неполярной молекулы искажения в структуре воды могут передаваться на значительной расстояния по цепочкам водородных связей и обусловливать дальнодействие сил ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в. Эти искажения носят упорядоченный характер и сопровождаются уменьшением энтропии системы; энтропийная природа Г. в. и проявляется в его усилении при повышении температуры.

Поскольку эффективный потенциал взаимодействие молекул в жидкой среде (т. называют потенциал средней силы) представляет собой суммарный результат взаимодействие большого числа молекул, точное определение его параметров является сложной теоретич. задачей, решаемой в рамках различные моделей жидкого состояния (см. Жидкость). Энергия ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 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 взаимодействие молекул в отсутствие среды потенциал ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в. имеет осциллирующий характер (наблюдается чередование минимумов и максимумов с периодом порядка диаметра молекул среды).

Взаимод. между неполярными частицами, аналогичные по своей природе ГИДРОФОБНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в., имеют место не только в воде, но и в др. жидкостях с высокой когезионной энергией (высоким поверхностным натяжением), например в формамиде и глицерине. Это позволяет говорить о более общем явлении -лиофобном взаимодействии. Лиофобное взаимодействие в принципе может осуществляться и между полярными веществами. Так, адгезия гидрофильных стеклянных частиц усиливается при погружении в ртуть и сопровождается образованием вакуумной полости в контакте между частицами вследствие несмачивания гидрофильных поверхностей ртутью.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей