Υδρόφιλος

Yδρόφιλο είναι ένα μόριο ή άλλη μοριακή οντότητα που έλκεται από μόρια νερού και τείνει να διαλύεται με νερό.Liddell, H.G. & Scott, R. (1940). A Greek-English Lexicon Oxford: Clarendon Press.
Αντίθετα, τα υδρόφοβα δεν έλκονται από το νερό και μπορεί να φαίνεται ότι απωθούνται από αυτό. Τα υγροσκοπικά έλκονται από το νερό, αλλά δεν διαλύονται από το νερό.
Μόρια
Ένα υδρόφιλο μόριο ή τμήμα ενός μορίου είναι εκείνο του οποίου οι αλληλεπιδράσεις με το νερό και άλλες πολικές ουσίες είναι περισσότερο θερμοδυναμικά ευνοϊκές από τις αλληλεπιδράσεις τους με λάδι ή άλλους υδρόφοβους διαλύτες. Είναι τυπικά πολωμένοι με φορτίο και μπορούν να δημιουργήσουν δεσμούς υδρογόνου. Αυτό καθιστά αυτά τα μόρια διαλυτά όχι μόνο στο νερό αλλά και σε άλλους πολικούς διαλύτες.
Τα υδρόφιλα μόρια (και τμήματα μορίων) μπορούν να αντιπαραβάλλονται με τα υδρόφοβα μόρια (και τμήματα μορίων). Σε ορισμένες περιπτώσεις, τόσο οι υδρόφιλες όσο και οι υδρόφοβες ιδιότητες εμφανίζονται σε ένα μόνο μόριο. Παράδειγμα αυτών των αμφίφιλων μορίων είναι τα λιπίδια που αποτελούν την κυτταρική μεμβράνη. Ένα άλλο παράδειγμα είναι το σαπούνι, το οποίο έχει υδρόφιλη κεφαλή και υδρόφοβη ουρά, επιτρέποντάς του να διαλύεται τόσο στο νερό όσο και στο λάδι.
Τα υδρόφιλα και υδρόφοβα μόρια είναι επίσης γνωστά ως πολικά μόρια και μη πολικά μόρια, αντίστοιχα. Ορισμένες υδρόφιλες ουσίες δεν διαλύονται. Αυτός ο τύπος μείγματος ονομάζεται κολλοειδές.
Ένας κατά προσέγγιση εμπειρικός κανόνας για την υδροφιλία των οργανικών ενώσεων είναι ότι η διαλυτότητα ενός μορίου στο νερό είναι μεγαλύτερη από 1% κατά μάζα εάν υπάρχει τουλάχιστον μια ουδέτερη υδρόφιλη ομάδα ανά 5 άνθρακες ή τουλάχιστον μία ηλεκτρικά φορτισμένη υδρόφιλη ομάδα ανά 7 άνθρακες.Medical Chemistry Compendium. By Anders Overgaard Pedersen and Henning Nielsen. Aarhus University. 2008
Οι υδρόφιλες ουσίες (π.χ. άλατα) μπορεί να φαίνεται ότι προσελκύουν νερό από τον αέρα. Η ζάχαρη είναι επίσης υδρόφιλη και, όπως το αλάτι, χρησιμοποιείται μερικές φορές για να αντλήσει νερό από τα τρόφιμα. Η ζάχαρη πασπαλισμένη σε κομμένα φρούτα θα τραβήξει το νερό μέσω της υδροφιλίας, καθιστώντας το φρούτο πολτώδες και υγρό, όπως σε μια κοινή συνταγή κομπόστας φράουλας.

Χημικές ουσίες
Υγρές υδρόφιλες χημικές ουσίες συμπλοκοποιημένες με στερεές χημικές ουσίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση της διαλυτότητας των υδρόφοβων χημικών ουσιών.
Υγρές χημικές ουσίες
Παραδείγματα υδρόφιλων υγρών περιλαμβάνουν την αμμωνία, τις αλκοόλες, ορισμένα αμίδια όπως η ουρία και μερικά καρβοξυλικά οξέα όπως το οξικό οξύ.
Αλκοόλες
Οι υδροξυλομάδες (-ΟΗ), που βρίσκονται στις αλκοόλες, είναι πολικές και επομένως υδρόφιλες, αλλά το τμήμα της ανθρακικής τους αλυσίδας είναι μη πολικό που τις καθιστά υδρόφοβες. Το μόριο γίνεται γενικά όλο και περισσότερο μη πολικό και επομένως λιγότερο διαλυτό στο πολικό νερό καθώς η ανθρακική αλυσίδα γίνεται μεγαλύτερη. Η μεθανόλη έχει τη μικρότερη ανθρακική αλυσίδα από όλες τις αλκοόλες (ένα άτομο άνθρακα) ακολουθούμενη από αιθανόλη (δύο άτομα άνθρακα) και την 1-προπανόλη μαζί με την ισομερή της 2-προπανόλη, όλες αυτές οι αλκοόλες είναι αναμίξιμες με το νερό. Η τριτοταγής βουτυλική αλκοόλη, με τέσσερα άτομα άνθρακα, είναι η μόνη από τα ισομερή της βουτανόλης που είναι αναμίξιμη με το νερό.
Στερεές χημικές ουσίες
Κυκλοδεξτρίνες
Οι κυκλοδεξτρίνες χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμακευτικών διαλυμάτων συλλαμβάνοντας υδρόφοβα μόρια ως φιλοξενούμενους ξενιστές. Επειδή οι ενώσεις εγκλεισμού κυκλοδεξτρινών με υδρόφοβα μόρια είναι ικανές να διεισδύσουν στους ιστούς του σώματος, αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απελευθέρωση βιολογικά ενεργών ενώσεων υπό συγκεκριμένες συνθήκες. Για παράδειγμα, όταν η τεστοστερόνη συμπλέκεται με υδροξυ-προπυλ-βήτα-κυκλοδεξτρίνη (HPBCD), το 95% της απορρόφηση της τεστοστερόνης επιτεύχθηκε σε 20 λεπτά μέσω της υπογλώσσιας οδού, αλλά η HPBCD δεν απορροφήθηκε, ενώ η υδρόφοβη τεστοστερόνη συνήθως απορροφάται λιγότερο από 40% μέσω της υπογλώσσιας οδού.
Διήθηση μεμβράνης
Η υδρόφιλη διήθηση μεμβράνης χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες για το φιλτράρισμα διαφόρων υγρών. Αυτά τα υδρόφιλα φίλτρα χρησιμοποιούνται στον ιατρικό, βιομηχανικό και βιοχημικό τομέα για να φιλτράρουν στοιχεία όπως βακτήρια, ιούς, πρωτεΐνες, σωματίδια, φάρμακα και άλλους ρύπους. Τα κοινά υδρόφιλα μόρια περιλαμβάνουν τα κολλοειδή, το βαμβάκι και την κυτταρίνη (από την οποία αποτελείται το βαμβάκι).
Σε αντίθεση με άλλες μεμβράνες, οι υδρόφιλες μεμβράνες δεν απαιτούν προδιαβροχή: μπορούν να φιλτράρουν τα υγρά στην ξηρή τους κατάσταση. Αν και οι περισσότερες χρησιμοποιούνται σε διεργασίες φιλτραρίσματος χαμηλής θερμότητας, πολλά νέα υδρόφιλα υφάσματα μεμβράνης χρησιμοποιούνται για το φιλτράρισμα ζεστών υγρών και ρευστών.
Παραπομπές

Κατηγορία:Χημικές ιδιότητες
Κατηγορία:Διαμοριακές δυνάμεις