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为什么油和水不相溶?

时间:2016-02-26 10:09来源:网络 作者:网络
憎水效应引起众多重要的现象,如生物膜的结构、蛋白质稳定变异与折叠等,也有着很多与生活息息相关的应用,如肥皂和洗涤剂的去污原理、表面活性剂的作用、相转移催化剂、主客体化学等。例如生物膜,其基体为磷脂等脂质。在双层膜中,憎水的烃基都埋在里面,而极性或带电...
  憎水效应引起众多重要的现象,如生物膜的结构、蛋白质稳定变异与折叠等,也有着很多与生活息息相关的应用,如肥皂和洗涤剂的去污原理、表面活性剂的作用、相转移催化剂、主客体化学等。例如生物膜,其基体为磷脂等脂质。在双层膜中,憎水的烃基都埋在里面,而极性或带电部分在内外表面上,与内外的水环境相处。这种结构既可使膜内外的水快速地交换,又使生物膜不被水溶解,保证了生物膜的稳定性。
  又例如球形蛋白质的稳定和变性,蛋白质由许多不同的氨基酸按一定的序列连接而成的多肽链经折叠形成,具有一定的空间结构。氨基酸一共有二十种,它们有的是亲水的,有的是憎水的。对于水溶性球形蛋白质,它的憎水氨基酸侧链通常包埋于蛋白质中央,而亲水氨基酸则露于表面,与水环境接触,因而使所形成的球形蛋白质溶于水中。由上可清楚地看出非极性分子油难溶于极性分子水。
  若从热力学角度分析,则溶解可分为两个步骤:
  1.溶质分子或离子的离散,需吸热以克服原有质点间的吸引力;
  2.溶剂分子与溶质分子间进行新的结合,也就是溶剂化的过程。
  可知:油、水相溶时,首先需破坏油分子间的弱的范德华力、水分子间的范德华力及部分强氢键;再形成油分子与水分子之间微弱的范德华力。一般认为后者不足以弥补前者损失的能量。故过程应吸热,即焓变应为正值,至少应趋近于零。而由于两相混合,混乱度增加,熵应增加。故传统理论用化学热力学表达为:油与水不混溶是“因油分子和水分子之间形成的微弱的作用力释放的能量,不足以弥补水分子之间强有力的作用力被破坏时所需的能量。”即如果“包括了所有的焓变,△H 很有可能是正值”,即该溶解过程是吸热的、焓增的过程,是焓驱动了憎水效应的发生。


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(责任编辑:闫云飞)

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