首页 >
疏水
✍ dations ◷ 2025-07-29 08:17:44 #疏水
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
- 腹肌腹直肌(简称腹肌)是指躯干下半部(或称腹部)的器官,由若干片状的肌肉保护着,并固定在适当的位置。他们包括两块腹直肌,沿着身体前面,从胸廓延伸到骨盆。当腹直肌收缩时,腹部被往内拉。
- 边在几何学中,边或棱是指几何形状中连接顶点的几何结构。在一般常见的几何图形如多边形、多面体和多胞体中,边是连接两个顶点的线段,而边长指这线段的长度。而在一些较复杂的空间
- 身体检查体格检查(physical examination、medical examination、clinical examination、check-up),简称体检,也称做身体检查、理学检查或健康检查,是医生运用自己的感官、检查器具、实验
- 工伤工伤是指在工作中身体上的伤害。2007年,在美国有5,488人死于职业伤害,49,000死于与工作相关的伤害。美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)估测出在2007年有4百万美国工人遭受非致
- 阴茎包埋隐匿型阴茎一种病态阴茎。多见于肥胖体形的儿童,其特点为包茎,阴茎周围皮下脂肪很厚,阴茎皮肤发育不良,阴茎海绵体及尿道海绵体发育欠佳,阴茎体不能进入到阴茎皮肤及包皮腔内。因
- Nh5f14 6d10 7s2 7p1(预测)2, 8, 18, 32, 32, 18, 3(预测)主条目:鿭的同位素鿭(Nihonium,Nh)鿭是一种人工合成化学元素,化学符号为Nh,原子序数为113。它具有极高的放射性,该元素最稳定的
- 黑山县黑山县是中国辽宁省锦州市下辖的一个县。位于辽宁省西部。明代名为镇远堡,清初又叫小河山,小黑山。县城东北隅有小黑山,古上帝庙建于其颠。该山虽不甚高,但登临其上,远望群山,近瞻
- 避孕生育控制(英语:Birth control)也称为避孕,是避免怀孕的方式或是设备。而计划生育即对生育子女的数量和时间做出计划,其中也会包括取得及使用避孕设备或方式。从远古时代以来,人类
- 洛克菲勒洛克菲勒(英文:Rockefeller)可以指:
- 广州管圆线虫广东住血线虫(学名: Angiostrongylus cantonensis)是住血线虫属的一种寄生虫,因为生活周期中会寄生在老鼠肺部,所以又叫鼠肺虫(英语:Rat lungworm),可引起的病名称为广州管圆线虫病,病