Efectul hidrofob

originea efectului hidrofob nu este pe deplin înțeleasă.Unii susțin că interacțiunea hidrofobă este în mare parte un efect entropic care provine din întreruperea legăturilor de hidrogen foarte dinamice între moleculele de apă lichidă de către solutul nepolar. Un lanț de hidrocarburi sau o regiune nepolară similară a unei molecule mari este incapabilă să formeze legături de hidrogen cu apa., Introducerea unei astfel de suprafețe de legare non-hidrogen în apă determină întreruperea rețelei de legare a hidrogenului între moleculele de apă. Legăturile de hidrogen sunt reorientate tangențial la o astfel de suprafață pentru a minimiza perturbarea rețelei 3D legată de hidrogen a moleculelor de apă, ceea ce duce la o „cușcă” structurată a apei în jurul suprafeței nepolare. Moleculele de apă care formează „cușca” (sau clatratul) au mobilitate limitată. În carcasa de solvatare a particulelor nepolare mici, restricția se ridică la aproximativ 10%., De exemplu, în cazul xenonului dizolvat la temperatura camerei a fost găsită o restricție de mobilitate de 30%. În cazul de mai mari molecule nepolare, de reorientational și mișcare de translație a moleculelor de apă în solvatare shell poate fi restricționată de către un factor de două până la patru; astfel, la 25 °C reorientational corelație data de apă crește de la 2 la 4-8 picosecunde. În general, acest lucru duce la pierderi semnificative în Entropia translațională și rotativă a moleculelor de apă și face ca procesul să fie nefavorabil în ceea ce privește energia liberă din sistem., Prin agregare, moleculele nepolare reduc suprafața expusă la apă și minimizează efectul lor perturbator.efectul hidrofob poate fi cuantificat prin măsurarea coeficienților de partiție ai moleculelor nepolare între apă și solvenții nepolari. Coeficienții de partiție pot fi transformați în energie liberă de transfer care include componente entalpice și entropice, ΔG = ΔH – TΔS. Aceste componente sunt determinate experimental prin calorimetrie., Hidrofob efectul a fost dovedit a fi entropie condus la temperatura camerei, pentru a reduce mobilitatea moleculelor de apă în solvatare coajă de non-polare dizolvate; cu toate acestea, entalpică componentă de transfer de energie a fost de găsit pentru a fi favorabil, în sensul că a întărit apa-apa legături de hidrogen în solvatare shell din cauza mobilității reduse a moleculelor de apă. La temperatura mai ridicată, când moleculele de apă devin mai mobile, acest câștig de energie scade împreună cu componenta entropică., Efectul hidrofob depinde de temperatură, ceea ce duce la „denaturarea la rece” a proteinelor.efectul hidrofob poate fi calculat prin compararea energiei libere a solvării cu apa în vrac. În acest fel, efectul hidrofob nu numai că poate fi localizat, ci și descompus în contribuții entalpice și entropice.