In chemistry, hydrophobicity is the chemical property of a molecule (called a hydrophobe) that is seemingly repelled from a mass of water.
Dalam kimia, hidrofobisitas adalah sifat fisik dari suatu molekul (disebut sebagai molekul hidrofobik) yang tampaknya ditolak dari massa air.
Hydrophobic molecules tend to be nonpolar and, thus, prefer other neutral molecules and nonpolar solvents.
Molekul hidrofobik cenderung nonpolar dan, dengan demikian, lebih memilih molekul netral dan pelarut nonpolar lainnya.
Because water molecules are polar, hydrophobes do not dissolve well among them.
Karena molekul air bersifat polar, hidrofobik tidak larut baik di antara mereka.
Hydrophobic molecules in water often cluster together, forming micelles.
Molekul hidrofobik dalam air sering berkumpul bersama, membentuk misel.
Water on hydrophobic surfaces will exhibit a high contact angle.
Air pada permukaan hidrofobik akan menunjukkan sudut kontak yang tinggi.
Examples of hydrophobic molecules include the alkanes, oils, fats, and greasy substances in general.
Contoh molekul hidrofobik meliputi alkana, minyak, lemak, dan zat berminyak pada umumnya.
Hydrophobic materials are used for oil removal from water, the management of oil spills, and chemical separation processes to remove non-polar substances from polar compounds.
Bahan hidrofobik digunakan untuk pengangkatan minyak dari air, pengelolaan tumpahan minyak, dan proses pemisahan kimia untuk menghilangkan zat non-polar dari senyawa polar.
However, the two terms are not synonymous.
Namun, kedua istilah tersebut tidak sama artinya.
While hydrophobic substances are usually lipophilic, there are exceptions, such as the silicones and fluorocarbons.
Sementara zat hidrofobik biasanya bersifat lipofilik, ada pengecualian—seperti silikon dan fluorokarbon.
For small solutes, the hydrophobic interaction is mostly an entropic effect originating from the disruption of the highly dynamic hydrogen bonds between molecules of liquid water by the nonpolar solute, causing the water to compensate by forming a clathrate-like cage structure around the non-polar molecules.
Interaksi hidrofobik sebagian besar merupakan efek entropik yang berasal dari terganggunya ikatan hidrogen yang sangat dinamis antara molekul air cair oleh zat terlarut nonpolar yang membentuk struktur clathrate di sekitar molekul non-polar.
This structure is more highly ordered than free water molecules due to the water molecules arranging themselves to interact as much as possible with themselves, and thus results in a lower entropic state at the interface.
Struktur ini terbentuk lebih tinggi daripada molekul air bebas karena molekul air mengatur dirinya untuk berinteraksi semaksimal mungkin dengan dirinya sendiri, dan dengan demikian menghasilkan keadaan entropik yang lebih tinggi yang menyebabkan molekul non-polar berkumpul bersama untuk mengurangi luas permukaan yang terkena air serta mengurangi entropi sistem.
Thus, the two immiscible phases (hydrophilic vs. hydrophobic) will change so that their corresponding interfacial area will be minimal.
Jadi, dua fasa tak bercampur (hidrofilik vs hidrofobik) akan berubah sehingga daerah antarmuka yang sesuai akan menjadi minimal.
This effect can be visualized in the phenomenon called phase separation.
Efek ini dapat divisualisasikan dalam fenomena yang disebut perpisahan fasa.
In 1805, Thomas Young defined the contact angle θ by analyzing the forces acting on a fluid droplet resting on a solid surface surrounded by a gas.
Pada tahun 1805, Thomas Young mendefinisikan sudut kontak θ dengan menganalisis gaya yang bekerja pada tetesan cairan yang bertumpu pada permukaan padat yang dikelilingi oleh gas.
γ SGγ SL + γ LG cos ⁡ θ }\\gamma _{\text{SL}}+\gamma _{\text{LG}}\cos \theta \,} where γ SG }\ }Interfacial tension between the solid and gas γ SL }\ }Interfacial tension between the solid and liquid γ LG }\ }Interfacial tension between the liquid and gas θ can be measured using a contact angle goniometer.
γ SGγ SL + γ LG cos ⁡ θ }\\gamma _{\text{SL}}+\gamma _{\text{LG}}\cos {\theta }\,} di mana γ SG }\ }Tegangan permukaan antara padat dan gas γ SL }\ }Tegangan permukaan antara padat dan cair γ LG }\ }Tegangan permukaan antara cair dan gas θ dapat diukur menggunakan goniometer sudut kontak.
Wenzel determined that when the liquid is in intimate contact with a microstructured surface, θ will change to θW* cos ⁡ θ W ∗r cos ⁡ θ *=r\cos \theta \,} where r is the ratio of the actual area to the projected area.
Wenzel menentukan bahwa saat cairan berhubungan intim dengan permukaan mikro, θ akan berubah menjadi θW* cos ⁡ θ W ∗r cos ⁡ θ _{W}*=r\cos {\theta }\,} di mana r adalah rasio luas sebenarnya ke daerah yang diproyeksikan.
Wenzel's equation shows that microstructuring a surface amplifies the natural tendency of the surface.
Persamaan Wenzel menunjukkan bahwa struktur mikro suatu permukaan menguatkan kecenderungan alami permukaan.
A hydrophobic surface (one that has an original contact angle greater than 90°) becomes more hydrophobic when microstructured – its new contact angle becomes greater than the original.
Permukaan hidrofobik (yang memiliki sudut kontak asli lebih besar dari 90°) menjadi lebih hidrofobik bila mikrostruktur – sudut kontak barunya menjadi lebih besar dari aslinya.
However, a hydrophilic surface (one that has an original contact angle less than 90°) becomes more hydrophilic when microstructured – its new contact angle becomes less than the original.
Namun, permukaan hidrofilik (yang memiliki sudut kontak asli kurang dari 90°) menjadi lebih hidrofilik bila dibuat mikro – sudut kontak barunya menjadi lebih kecil dari aslinya.
Cassie and Baxter found that if the liquid is suspended on the tops of microstructures, θ will change to θCB*: cos ⁡ θ CB ∗φ ( cos ⁡ θ + 1 ) − 1 }*=\varphi (\cos \theta +1)-1\,} where φ is the area fraction of the solid that touches the liquid.
Cassie dan Baxter menemukan bahwa jika cairan tersuspensi di puncak mikrostruktur, θ akan berubah menjadi θCB*: cos ⁡ θ CB ∗φ ( cos ⁡ θ + 1 )
We can predict whether the Wenzel or Cassie–Baxter state should exist by calculating the new contact angle with both equations.
Kita dapat memprediksi apakah keadaan Wenzel atau Cassie-Baxter yang harus ada dengan menghitung sudut kontak baru dengan kedua persamaan.
Stated in mathematical terms, for the Cassie–Baxter state to exist, the following inequality must be true.
Dinyatakan dalam istilah matematis, agar keadaan Cassie-Baxter ada, ketidaksetaraan berikut pasti benar.
The microstructures are tall enough to prevent the liquid that bridges microstructures from touching the base of the microstructures.
Mikrostrukturnya cukup tinggi untuk mencegah cairan yang menjembatani mikrostruktur untuk menyentuh dasar mikrostruktur.
A new criterion for the switch between Wenzel and Cassie-Baxter states has been developed recently based on surface roughness and surface energy.
Kriteria baru untuk beralih antara keadaan Wenzel dan Cassie-Baxter telah dikembangkan baru-baru ini berdasarkan kekasaran permukaan dan energi permukaan.
The criterion focuses on the air-trapping capability under liquid droplets on rough surfaces, which could tell whether Wenzel's model or Cassie-Baxter's model should be used for certain combination of surface roughness and energy.
Kriteria tersebut berfokus pada kemampuan perangkap udara di bawah tetesan cairan pada permukaan kasar, yang dapat mengetahui apakah model Wenzel atau model Cassie-Baxter harus digunakan untuk kombinasi kekasaran permukaan dan energi tertentu.
When a pipette injects a liquid onto a solid, the liquid will form some contact angle.
Bila pipet menyuntikkan cairan ke padatan, cairan akan membentuk beberapa sudut kontak.
As the pipette injects more liquid, the droplet will increase in volume, the contact angle will increase, but its three-phase boundary will remain stationary until it suddenly advances outward.
Saat pipet menyuntikkan lebih banyak cairan, tetesan akan meningkat dalam volume, sudut kontak akan meningkat, tetapi batas tiga fasa akan tetap diam sampai tiba-tiba maju ke luar.
Dettre and Johnson discovered in 1964 that the superhydrophobic lotus effect phenomenon was related to rough hydrophobic surfaces, and they developed a theoretical model based on experiments with glass beads coated with paraffin or TFE telomer.
Dettre dan Johnson menemukan pada tahun 1964 bahwa fenomena superhidrofobik, efek Lotus terkait dengan permukaan hidrofobik yang kasar, dan mereka mengembangkan model teoretis berdasarkan eksperimen dengan manik-manik kaca yang dilapisi dengan parafin atau telomer TFE.
The self-cleaning property of superhydrophobic micro-nanostructured surfaces was reported in 1977.
Sifat pembersihan diri dari permukaan mikro-nanostruktur superhidrofobik dilaporkan terjadi pada tahun 1977.
Perfluoroalkyl, perfluoropolyether, and RF plasma -formed superhydrophobic materials were developed, used for electrowetting and commercialized for bio-medical applications between 1986 and 1995.
Perfluoroalkil, perfluoropolieter dan RF plasma membentuk bahan superhidrofobik dikembangkan, digunakan untuk electrowetting dan dikomersialkan untuk aplikasi bio-medis antara tahun 1986 dan 1995.
Other technology and applications have emerged since the mid-1990s.
Teknologi dan aplikasi lain telah muncul sejak pertengahan tahun 1990-an.
A durable superhydrophobic hierarchical composition, applied in one or two steps, was disclosed in 2002 comprising nano-sized particles ≤ 100 nanometers overlaying a surface having micrometer-sized features or particles ≤ 100 micrometers.
Komposisi hirarkis superhidrofobik tahan lama, diterapkan dalam satu atau dua langkah, diungkapkan pada tahun 2002 yang terdiri dari partikel berukuran nano ≤ 100 nanometer yang melapisi permukaan yang memiliki fitur berukuran mikrometer atau partikel ≤ 100 mikrometer.
The larger particles were observed to protect the smaller particles from mechanical abrasion.
Partikel yang lebih besar diamati untuk melindungi partikel yang lebih kecil dari abrasi mekanis.
Active recent research on superhydrophobic materials might eventually lead to more industrial applications.
Penelitian terbaru yang aktif tentang bahan superhidrofobik pada akhirnya dapat menyebabkan aplikasi industri lebih banyak.