Hydrofobicitet

Hydrofobicitet är en egenskap hos molekyler eller ytor som gör dem motståndskraftiga mot vatten. Hydrofoba ämnen är vanligtvis icke-polära eller har låg polär karaktär och löses därför dåligt i vatten. Hydrofoba ytor avvisar vatten, vilket ofta ger höga kontaktvinklar och att vattendroppar rullas av ytan. Begreppet är kontextbundet och beror på lösning, temperatur och ytkvalitet.

Den bakomliggande mekanismen kallas ofta den hydrofobiska effekten. När icke-polära molekyler placeras i vatten ökar vattenstrukturen kring dem, vilket ger en entropibetingad drivkraft att minimera kontakten mellan vatten och de hydrofoba delarna. Effekten är viktig för proteinveckning, membranbildning och bildande av fasgränser i biologiska system.

Mätning av hydrofobicitet sker främst genom kontaktvinkel mellan en vattendroppe och ytan, där större vinkel indikerar starkare hydrofobicitet. Andra mått är partitioneringskoefficienten (logP) och löslighet i organiska lösningar. Ytors textur kan också kraftigt påverka vattenavvisning.

Exempel och tillämpningar inkluderar oljor och vaxer som är naturligt hydrofoba samt syntetiska hydrofobiska ytbeläggningar. Lotuseffekten används för att uppnå extremt vattenavvisande ytor genom kombinationen av kemisk sammansättning och mikroskopisk/nanostruktur. Inom biologi är hydrofobicitet central för proteinveckning och lipidmembraners uppbyggnad; i materialvetenskap används hydrofoba ytor för antifouling, dropphantering och separationstekniker.

Hydrofobicitet är inte en absolut egenskap utan beror på interaktionen mellan ämnet och lösningsmedlet. Molekyler kan uppvisa olika grad av hydrofobicitet i olika medier; amphifila molekyler har både hydrofoba och hydrofila delar. Balansen mellan hydrofob och hydrofil är central i kemi och biologi.