疎水性効果

疎水性効果の起源は完全には理解されていません。疎水性相互作用は主に非極性溶質による液体水の分子間の高度に動的な水素結合の破壊に起因するエントロピー効果であると主張する者もいる。 大きな分子の炭化水素鎖または同様の非極性領域は、水との水素結合を形成することができない。, このような非水素結合表面を水に導入すると、水分子間の水素結合ネットワークが破壊される。 水素結合は、水分子の水素結合3Dネットワークの破壊を最小限に抑えるために、そのような表面に接線方向に再配向され、これは非極性表面の周りに構造 “ケージ”（または包接）を形成する水分子は、移動度が制限されています。 小さな非極性粒子の溶媒和殻において、制限は約10％になる。, 例えば、室温で溶解したキセノンの場合、30％の移動度制限が見出されている。 より大きな非極性分子の場合、溶媒和殻中の水分子の再配向および並進運動は二から四の係数によって制限される可能性があり、したがって、25℃で水の再配向相関時間は2から4-8ピコ秒に増加する。 一般に、これは水分子の並進および回転エントロピーの著しい損失をもたらし、システム内の自由エネルギーに関してプロセスを不利にする。, 一緒に凝集することによって、非極性分子は水にさらされる表面積を減少させ、それらの破壊的な影響を最小限に抑える。

疎水性効果は、水と非極性溶媒との間の非極性分子の分配係数を測定することによって定量することができる。 分配係数は、エンタルピック成分およびエントロピック成分、ΔＧ＝ΔＨ-ＴΔＳを含む移動の自由エネルギーに変換することができる。 これらの成分は、熱量測定によって実験的に決定される。, 疎水性効果は，非極性溶質の溶媒和殻中の水分子の移動度が低下するために室温でエントロピー駆動されることが分かったが，移動エネルギーのエンタルピック成分は良好であり，水分子の移動度が低下するために溶媒和殻中の水-水水素結合が強化されることが分かった。 より高い温度では、水分子がより可動性になると、このエネルギー利得はエントロピー成分とともに減少する。, 疎水性効果は温度に依存し、これはタンパク質の”冷たい変性”をもたらす。

疎水性効果は、溶媒和の自由エネルギーをバルク水と比較することによって計算することができる。 このようにして、疎水性効果は局在化するだけでなく、エンタルピック寄与およびエントロピック寄与に分解することができる。