Verschil tussen hydrofobe en hydrofiele moleculen

Belangrijkste verschil - Hydrofobe versus hydrofiele moleculen

Water is een bekend oplosmiddel voor het oplossen van de meeste van de verbindingen die we kennen. Maar alle verbindingen in de natuur vermengen zich niet met water. De stoffen die zich met water kunnen vermengen, worden hydrofiele stoffen genoemd; de stoffen die niet met water kunnen worden vermengd, zijn bekende hydrofobe stoffen. Dit gebeurt voornamelijk als gevolg van de polariteit van watermoleculen. Niet-polaire verbindingen kunnen niet oplossen in een polair oplosmiddel. Hier moeten we rekening houden met het feit "zoals oplost als". Polaire verbindingen kunnen oplossen in polaire oplosmiddelen. Niet-polaire verbindingen lossen op in niet-polaire oplosmiddelen. Daarom moeten hydrofiele stoffen polair zijn om op te lossen in water. Het belangrijkste verschil tussen hydrofobe en hydrofiele moleculen is dat hydrofobe moleculen zijn niet-polair, terwijl hydrofiele moleculen polair zijn.

Key Areas Covered

1. Wat zijn Hydrophobic Molecules
      - Definitie, eigenschappen en voorbeelden
2. Wat zijn Hydrophilic Molecules
      - Definitie, eigenschappen en voorbeelden
3. Wat is het verschil tussen hydrofobe en hydrofiele moleculen
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Belangrijkste termen: Hydrofiel, Hydrofielen, Hydrofoob, Hydrofoben, Niet-polair, Polair, Water

Wat zijn Hydrophobic Molecules

Hydrofobe moleculen zijn moleculen die niet oplossen in water. Daarom stoten deze moleculen watermoleculen af. Deze hydrofobe moleculen worden genoemd hydrofobe. De hydrofobiciteit beschrijft hoeveel hydrofoob een molecuul is.

Hydrofobe moleculen zijn hydrofoob door hun niet-polariteit; met andere woorden, hydrofobe moleculen zijn niet-polair. Daarom zijn hydrofobe moleculen vaak samengesteld uit langketenige koolwaterstofgroepen die een molecuul niet-polair kunnen maken.

Figuur 1: Hydrofoob

Wanneer hydrofobe moleculen aan water worden toegevoegd, hebben deze moleculen de neiging micellen te vormen, die eruit zien als bosjes, om een ​​minimaal contact met water te hebben. Echter, watermoleculen regelt rond deze klonten om een ​​kooi te vormen. Wanneer deze klont zich vormt, worden de waterstofbruggen tussen watermoleculen afgebroken, waardoor ruimte ontstaat voor de klomp. Dit is een endotherme reactie omdat chemische bindingen worden afgebroken. Bovendien zorgt de vorming van klonten ervoor dat de entropie van het systeem afneemt.

Volgens thermodynamische relaties,

ΔG = ΔH - TΔS

Waar AG de Gibbs-vrije energie is

             ΔH is de verandering in enthalpie

              T is de temperatuur

             ΔS is de verandering in entropie.

Wanneer hydrofobe moleculen aan water worden toegevoegd, neemt ΔS af. Daarom neemt de waarde van TΔS af. Omdat het een endotherme reactie is, is de ΔH een positieve waarde. Daarom moet de waarde van AG een grote positieve waarde zijn. Een positieve ΔG-waarde geeft aan dat de reactie niet spontaan is. Vandaar dat het oplossen van hydrofobe moleculen in water niet-spontaan is.

Interacties die plaatsvinden tussen hydrofobe moleculen zijn Van der Waal-interacties, omdat het niet-polaire moleculen zijn. Deze interacties krijgen een specifieke naam: hydrofobe interacties. De in water aanwezige klonten hebben de neiging om met elkaar in wisselwerking te treden en met elkaar te mengen om het contact met water verder te minimaliseren. De verandering in enthalpie voor deze reactie is een positieve waarde omdat de waterstofbruggen tussen watermoleculen die de klonten omringen worden afgebroken. De entropie van het systeem is toegenomen, omdat de kooien waarin de bosjes zich bevinden, worden afgebroken om hydrofoben vrij te maken. Wanneer het totale proces wordt beschouwd, krijgt de AG-waarde een negatieve waarde. Daarom is de vorming van de hydrofobe bindingen spontaan.

Wat zijn Hydrophilic Molecules

Hydrofiele moleculen zijn moleculen die in water kunnen oplossen. Dat wil zeggen, de hydrofiele moleculen trekken watermoleculen aan. Het hydrofiele karakter van een molecuul kan worden beschreven als de hydrofiliteit ervan. Hydrofiele moleculen zijn polaire moleculen. Watermoleculen zijn polaire moleculen, waardoor polaire moleculen in water kunnen oplossen. Deze hydrofiele moleculen worden genoemd hydrofiele. 

Figuur 1: Vorming van micellen. Hier wordt het hydrofiele gedeelte naar buiten gericht omdat het hydrofiele gedeelte water aantrekt.

Hydrofiele moleculen kunnen chemische bindingen vormen met watermoleculen. Als deze hydrofiele moleculen zijn samengesteld uit O-H, N-H-achtige bindingen, kunnen ze waterstofbruggen vormen met watermoleculen en vervolgens mengen met water. Volgens thermodynamische relaties,

 ΔG = ΔH - TΔS

De entropie van het systeem wordt verhoogd door het mengen van hydrofiele moleculen met water en vervolgens is de verandering in entropie ΔS een positieve waarde. Omdat nieuwe bindingen worden gevormd tussen hydrofielen en watermoleculen, is dit mengen exotherm. Dan is de verandering in enthalpie een negatieve waarde. Vandaar dat de Gibbs vrije energie een negatieve waarde is die aangeeft dat het mengen spontaan is.

De hydrofiliteit van de hydrofielen bepaalt hoe goed deze moleculen in water worden opgelost. De polariteit van moleculen ontstaat als gevolg van de verschillen tussen elektronegativiteitswaarden van de atomen in chemische bindingen. Hoger het verschil, hoger de polariteit; dan, hoger de hydrofiliciteit.

Verschil tussen hydrofobe en hydrofiele moleculen

Definitie

hydrofobe Moleculen: Hydrofobe moleculen zijn moleculen die niet oplossen in water.

Hydrofiele moleculen: Hydrofiele moleculen zijn moleculen die in water kunnen oplossen.                                  

Andere namen

hydrofobe Moleculen: Hydrofobe moleculen worden hydrofoben genoemd.

Hydrofiele moleculen: Hydrofiele moleculen worden hydrofielen genoemd.

Interactie met water

hydrofobe Moleculen: Hydrofobe moleculen stoten watermoleculen af.

Hydrofiele moleculen: Hydrofiele moleculen trekken watermoleculen aan.

Polariteit

hydrofobe Moleculen: Hydrofobe moleculen zijn niet-polair.

Hydrofiele moleculen: Hydrofiele moleculen zijn polair.

Gibbs Free Energy

hydrofobe Moleculen: Wanneer hydrofobe moleculen aan water worden toegevoegd, krijgt de vrije energie van Gibbs een positieve waarde.

Hydrofiele moleculen: Wanneer hydrofiele moleculen aan water worden toegevoegd, krijgt de vrije energie van Gibbs een negatieve waarde.

Verandering in entropie

hydrofobe Moleculen: Wanneer hydrofobe moleculen aan water worden toegevoegd, neemt de entropie af.

Hydrofiele moleculen: Wanneer hydrofiele moleculen aan water worden toegevoegd, neemt de entropie toe.

Type reactie

hydrofobe Moleculen: Het oplossen van hydrofobe moleculen in water is een endotherme reactie.

Hydrofiele moleculen: Het oplossen van hydrofiele moleculen in water is een exotherme reactie.

Conclusie

Moleculen kunnen worden gecategoriseerd als hydrofobe moleculen of hydrofiele moleculen volgens de respons die deze moleculen aan watermoleculen tonen. Hydrofobe moleculen stoten watermoleculen af. Hydrofiele moleculen trekken watermoleculen aan. Het belangrijkste verschil tussen hydrofobe en hydrofiele moleculen is echter dat hydrofobe moleculen niet-polair zijn, terwijl hydrofiele moleculen polair zijn..

Referenties:

1. "Hydrophilic: Definition & Interaction." Study.com, hier beschikbaar. Toegankelijk 20 september 2017.
2. "Hydrofobe interacties." Chemie LibreTexts, Libretexts, 14 mei 2017, hier beschikbaar. Toegankelijk 20 september 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "Dew 2" door Michael Apel - foto gemaakt door Michael Apel (CC BY 2.5) via Commons Wikimedia
2. "Micelle scheme-nl" By SuperManu - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia