疏水性

✍ dations ◷ 2025-06-26 20:22:13 #疏水性
在化学里,疏水性指的是一个分子与水互相排斥的物理性质。这种分子称为疏水物。疏水性分子偏向于非极性,并因此较会溶解在中性和非极性溶液(如有机溶剂)。疏水性分子在水里通常会聚成一团,而水在疏水性溶液的表面时则会形成一个很大的接触角而成水滴状。举例来说,疏水性分子包含有烷烃、油、脂肪和多数含有油脂的物质。疏水性通常也可以称为亲脂性,但这两个词并不全然是同义的。即使大多数的疏水物通常也是亲脂性的,但还是有例外,如硅橡胶和碳氟化合物(Fluorocarbon)。根据热力学的理论,物质会寻求存在于最低能量的状态,而关键便是个可以减少化学能的办法。水是极性物质,并因此可以在内部形成氢键,这使得它有许多独别的性质。但是,因为疏水物不是电子极化性的,它们无法形成氢键,所以水会对疏水物产生排斥,而使水本身可以互相形成氢键。这即是导致疏水作用(这名称并不正确,因为能量作用是来自亲水性的分子)的疏水效应,因此两个不相溶的相态(亲水性对疏水性)将会变化成使其界面的面积最小时的状态。此一效应可以在相分离的现象中被观察到。超疏水性物质,如荷叶,具有极难被水沾湿的表面,水在其表面的接触角超过150°,滑动角小于20°。1805年,托马斯·杨通过分析作用在由气体环绕的固体表面的液滴的力而确定了接触角θ。θ可以用接触角测量计来测量。Wenzel确定了当液体直接接触微结构化的表面时,θ角会转变为 θ W ∗ {displaystyle theta _{W}*}其中,r为实际面积与投影面积的比率。Wenzel的方程显示了微结构化一个表面将会放大表面张力。疏水性表面(具有大于90°的接触角)在微结构化之后会变得更加疏水,其新的接触角将比原来增大。然而,一个亲水性表面(具有小于90°的接触角)在微结构化之后却会变得更加亲水,其新的接触角将比原来减小。Cassie和Baxter发现如果液体悬浮在微结构表面,θ角将会变为 θ C B ∗ {displaystyle theta _{CB}*}其中,φ为固体与液体接触面积的比例。在Cassie-Baxter状态下的液体比Wenzel状态下更具有运动性。通过用以上两个方程计算出的新接触角,我们可以预测Wenzel状态或Cassie-Baxter状态是否应该存在。由于有自由能最小化的限制,预测出具有更小的新接触角的状态就会更可能存在。从数学上来说,要使Cassie-Baxter状态存在,以下的不等式必须成立。最近提出的一个判断Cassie-Baxter状态是否存在的替代标准是:1)接触线力克服液滴未被支撑部分的重力;2)微结构足够高从而阻止液滴接触微结构的基底(即凹面)。接触角是静态测量疏水性的方法,接触角滞后和滑动角则对疏水性的动态测量法。接触角滞后是一种鉴定表面异质性的现象。当移液器将液体注到固体表面时,液体就会形成一定的接触角。随着注入液体的增加,液滴的体积会随之增加,接触角也会变大,但三相边界会保持固定直到液体突然溢出。在液体溢出前瞬间的接触角被称为前进接触角。回退接触角可以通过将液体从液滴中吸出来测量。随着液体被吸出,液滴的体积减小,接触角也减小,但三相边界同样保持固定直到被完全吸回。在液体被吸回瞬间的接触角被称为回退接触角。而前进接触角和回退接触角之间的差异就是接触角滞后,它被用来鉴定表面的异质性、粗糙性和运动性。非同质的表面会有能够阻碍接触线的区域。滑动角是另一种动态测量疏水性的方法:在固体表面放置一个液点,倾斜表面直到液滴开始滑动,此时的倾斜角即为滑动角。处于Cassie-Baxter状态的液滴通常会表现出比Wenzel状态更小的滑动角和接触角滞后。许多在自然界中找到的超疏水性物质都遵循Cassie定律,而它在次微米尺度下可以和空气组成双相物质。莲花效应便是基于此一原理而形成的。仿生学上,超疏水性物质的例子有利用奈米科技制作的nanopin膜(nanopin film)。

相关

  • 肥胖症肥胖症(Obesity)是指体脂肪累积过多而对健康造成负面影响的身体状态,可能导致寿命减短及各种健康问题:9。肥胖的标准常使用身体质量指数(BMI)来衡量,即以体重(公斤)除以身高(米)的平方
  • 链球菌等链球菌(学名:Streptococcus)是一类球形的革兰氏阳性细菌,属于厚壁菌门的一个属。这些细菌细胞分裂时总是沿一个轴,所以通常成对或者链状的。因为这些特征,他们被称作“链球菌”,
  • 红斑性肢痛症红斑性肢痛病 一种罕见的血管病。表现为手足血管阵发性地扩张收缩,伴有灼痛、皮肤温度升高并发红。可能是遗传性疾病,也可能是皮肤对热和张力过敏所致。
  • H60-H95ICD-10 第八章:耳和乳突疾病,为世界卫生组织创建的ICD-10中涉及耳与乳突的疾病分类。外耳疾病(H60-H62)中耳和乳突疾病(H65-H75)内耳疾病(H80-H83)耳的其他疾患(H90-H95)
  • 分类药物列表Nervous SystemAntiepilepticsHydantoin derivativesCarboxamide derivativesFatty acid derivativesBarbiturates and derivativesAnalgesicsOpioidsNatural opium alkaloi
  • 选择性雌激素受体调节剂选择性雌激素受体调节物(Selective estrogen receptor modulators,简称SERMs) 为作用于动情素受体(英语:Estrogen receptor)的药物。此类药物可以分为动情素受体激动剂以及受体拮
  • 医疗医疗可以是指:
  • CAS注册号CAS编号(CAS Registry Number,或称CAS Number,CAS Rn,CAS #),又称CAS登录号或CAS登记号码,是某种物质(化合物、高分子材料、生物序列(Biological sequences)、混合物或合金)的唯一的数
  • 甲沟炎甲沟炎(英语:Paronychia),俗称“冻甲”、“指沟炎”,为甲床炎(Onychia)的一种。意指指甲周围组织,包括两侧的旁甲沟和底部近侧甲沟的发炎,一般症状为红、肿、痛,严重时会有化脓现象。
  • 心得安普萘洛尔(Propranolol)属于一种非选择性Β受体阻断药,常用于治疗高血压、多种心律不整、甲状腺功能亢进症、微血管瘤(英语:capillary hemangioma)、表演焦虑症(英语:performance anx