Hydrofobní efekt

původ hydrofobní efekt není zcela objasněn.Někteří argumentují, že hydrofobní interakce je většinou entropický účinek pocházející z narušení vysoce dynamických vodíkových vazeb mezi molekulami kapalné vody nepolární rozpuštěnou látkou. Uhlovodíkový řetězec nebo podobná nepolární oblast velké molekuly není schopna vytvářet vodíkové vazby s vodou., Zavedení takového povrchu bez vodíkové vazby do vody způsobuje narušení vodíkové vazebné sítě mezi molekulami vody. Vodíkové vazby jsou orientovány tangenciálně k takové hladině, aby se minimalizovalo narušení vodík vázán 3D síť molekul vody, a to vede ke strukturované vody „klec“ kolem nepolární povrch. Molekuly vody, které tvoří „klec“ (nebo klatrát), mají omezenou pohyblivost. V solvatačním plášti malých nepolárních částic činí omezení přibližně 10%., Například v případě rozpuštěného xenonu při pokojové teplotě bylo zjištěno omezení mobility o 30%. V případě větších nepolární molekuly, reorientational a translační pohyb molekul vody v solvatační shell mohou být omezeny tím faktorem, který ze dvou na čtyři, tedy na 25 °C reorientational korelační čas vody se zvyšuje ze 2 na 4-8 picoseconds. Obecně to vede k významným ztrátám translační a rotační entropie molekul vody a činí proces nepříznivým z hlediska volné energie v systému., Agregací dohromady nepolární molekuly snižují povrchovou plochu vystavenou vodě a minimalizují jejich rušivý účinek.

hydrofobní účinek lze kvantifikovat měřením koeficientů rozdělení nepolárních molekul mezi vodou a nepolárními rozpouštědly. Rozdělovací koeficienty mohou být transformovány na volnou energii přenosu, která zahrnuje entalpické a entropické složky, ΔG = ΔH-TΔS. Tyto složky jsou experimentálně určeny kalorimetrií., Hydrofobní účinek bylo zjištěno, že entropie-driven při pokojové teplotě z důvodu snížené mobility molekul vody v solvatační plášť nepolárním; nicméně, enthalpic součástí přenosu energie bylo zjištěno, že příznivé, což znamená, že posílil voda-voda-vodík v solvatační shell v důsledku snížené mobility molekul vody. Při vyšší teplotě, kdy se molekuly vody stanou mobilnějšími, se tento energetický zisk snižuje spolu s entropickou složkou., Hydrofobní účinek závisí na teplotě, což vede k „studené denaturaci“ bílkovin.

hydrofobní účinek lze vypočítat porovnáním volné energie solvace s sypkou vodou. Tímto způsobem lze hydrofobní účinek nejen lokalizovat, ale také rozložit na entalpické a entropické příspěvky.