エントロピー的な力
疎水性物質が水と混ぜても混合せず分離する傾向を疎水効果という。界面活性剤がミセルを作ったり、タンパク質分子が疎水性部分を内側に向けて一定の折れたたみ構造を作ったりするのもこの効果によるので、一種の化学結合として疎水結合と呼ぶこともある。
疎水効果は水分子間の水素結合によるエントロピーに由来する部分が大きい。液体の水は水素結合がネットワークを作っているが、氷のように固いものではなく、常につなぎ換えが起こる緩い構造である。ここに水素結合を作らない疎水性物質が入るとネットワークが壊れ、残された水素原子は周囲に氷のような籠形構造(クラスレート)を作る(水の表面張力が強いのも同じ原理)。この構造はエントロピーが低いので、このような界面を最少にする状態が有利となり、水と油は分かれることになる。
一般に自発的変化は自由エネルギーが減少する方向へ進行する。自由エネルギー G はエンタルピー項 H とエントロピー項 TS からなる。変化分で書くと
Δ G = Δ H − T Δ S {\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S} (等温定圧条件)
すなわち自由エネルギーの減少( Δ G < 0 {\displaystyle \Delta G<0} )にはエンタルピーの減少( Δ H < 0 {\displaystyle \Delta H<0} )またはエントロピーの増加( Δ S > 0 {\displaystyle \Delta S>0} )が必要である。 このうちエンタルピーの減少に比較してエントロピー項の増加が大きい場合、これによる力をエントロピー的な力という。(それに対して電磁気力などはエンタルピー項に寄与する)
エントロピーとは、ある巨視的状態を「微視的に見た場合の乱雑さ」であり、これが増加するというのは多数の微視的状態からなる巨視的状態、つまり確率の高い状態に移行するということである。エンタルピーに変化がなければこの方向に変化が起こる。
エントロピー的な力の代表的なものとして浸透圧、エントロピー弾性、疎水効果がある。