Efeito hidrofóbico

A origem do efeito hidrofóbico não é totalmente compreendido.Alguns argumentam que a interação hidrofóbica é principalmente um efeito entrópico originado da ruptura de ligações de hidrogênio altamente dinâmicas entre moléculas de água líquida pelo soluto não-Solar. Uma cadeia de hidrocarbonetos ou uma região não-Solar similar de uma grande molécula é incapaz de formar ligações de hidrogênio com água., A introdução de uma superfície de ligação não-hidrogénio na água provoca a ruptura da rede de ligação do hidrogénio entre moléculas de água. As ligações de hidrogênio são reorientadas tangencialmente para tal superfície para minimizar a ruptura da rede 3D de moléculas de água ligada ao hidrogênio, e isso leva a uma “gaiola” de água estruturada em torno da superfície não-Solar. As moléculas de água que formam a “gaiola” (ou clatrato) têm mobilidade restrita. Na concha de solvação de pequenas partículas não-solares, a restrição equivale a cerca de 10%., Por exemplo, no caso do xénon dissolvido à temperatura ambiente, foi encontrada uma restrição de mobilidade de 30%. No caso de moléculas não-polares maiores, o movimento reorientacional e translacional das moléculas de água na concha de solvação pode ser restringido por um fator de dois a quatro; assim, a 25 °C o tempo de correlação reorientacional da água aumenta de 2 a 4-8 picosegundos. Geralmente, isso leva a perdas significativas na entropia translacional e rotacional de moléculas de água e torna o processo desfavorável em termos de energia livre no sistema., Ao agregar-se, moléculas não-polares reduzem a área de superfície exposta à água e minimizam o seu efeito disruptivo.o efeito hidrofóbico pode ser quantificado medindo os coeficientes de partição de moléculas não polares entre água e solventes não polares. Os coeficientes de partição podem ser transformados em energia livre de transferência que inclui componentes entalpicos e entrópicos, ΔG = ΔH – TΔS. Estes componentes são determinados experimentalmente pela Calorimetria., O efeito hidrofóbico foi encontrado para ser entropia orientado à temperatura ambiente por causa da reduzida mobilidade das moléculas de água no solvation shell do não-polares soluto; no entanto, o enthalpic componente de transferência de energia foi encontrado para ser favorável, o que significa que fortaleceu água-água ligações de hidrogénio no solvation shell, devido à redução da mobilidade das moléculas de água. Na temperatura mais alta, quando as moléculas de água se tornam mais móveis, este ganho de energia diminui juntamente com o componente entrópico., O efeito hidrofóbico depende da temperatura, o que leva à “desnaturação a frio” das proteínas.

o efeito hidrofóbico pode ser calculado comparando a energia livre de solvação com a água a granel. Desta forma, o efeito hidrofóbico não só pode ser localizado, mas também decomposto em contribuições entalpicas e entrópicas.