hydrofil
adj.
/ˈhaɪ dr.fɪɪ/ i Stand til å interagere med vann gjennom hydrogenbinding

Hydrofil Definisjon

hva betyr et hydrofilt eller hydrofilt stoff? Hvis et molekyl er «vannelskende», er det kjent som «hydrofil» (substantiv) som har «hydrofil natur». Derimot, hvis et molekyl ikke liker vann, dvs. avstøte vann, er det kjent som ‘hydrofob’. Graden eller i hvilken grad et molekyl eller overflate tiltrekker vann er kjent som ‘hydrofilitet’ av molekylet. Få vanlige eksempler på hydrofile stoffer er sukker, salt, stivelse og cellulose.

Hydrofile stoffer er polare i naturen. ‘Som oppløser som’ teori styrer det faktum at hydrofile stoffer har en tendens til å lett oppløses i vann eller polare løsemidler mens hydrofobe stoffer er dårlig løselig i vann eller polare løsemidler.

vi har alle sett eksemplet på hydrofile stoffer i vårt daglige liv. Hver og en av oss har sett at noen ganger vann spredt jevnt på en overflate, mens det i enkelte tilfeller danner små dråper. Hvorfor det?Det er fordi visse overflater er vannelskende eller hydrofile og dermed sprer vann ut mens det i tilfelle av dårlig hydrofile stoffer (eller hydrofobe stoffer) danner små dråper da disse overflatene avviser vann.

Kjemi Bak Hydrofilitet

Hydrofile molekyler eller Hydrofile deler er i utgangspunktet polare forbindelser som har ioniske grupper. Den polare naturen til disse hydrofile molekylene gjør det mulig for dem å absorbere vann eller polært løsningsmiddel og til slutt bli oppløst i de polare løsningsmidlene som vann. Å være et polar protisk løsningsmiddel, er vann i stand til å danne en hydrogenbinding (- H–OH -). Hydrofile molekyler er polare i naturen og danner lett en hydrogenbinding med vann og blir dermed oppløst i vann. Spesielt er disse interaksjonene mellom det hydrofile molekylet og vann termodynamisk favorisert. Generelt kan hydrofile stoffer lett danne hydrogenbindinger med polare løsningsmidler som vann, alkohol.

Kjemisk har hydrofile stoffer ioniske (ladede) grupper som inneholder oksygen eller nitrogenatomer. Polariteten til et stoff definerer vanligvis dets hydrofilitet. Noen av de vanlige funksjonelle gruppene som finnes i hydrofile stoffer / overflater er oppført I Tabell 1.

Tabell 1.: Some of the common hydrophilic and hydrophobic functional groups

som en generell regel varierer hydrofiliteten til alle overflater i henhold til funksjonell gruppe og evne til hydrogenbinding: ikke-polar < polar, ingen hydrogenbinding < polar, hydrogenbinding < hydroksyl, ionisk. Hydrofilitet er betydelig påvirket av antall steder og strukturen og tettheten av interfaseområdet.

Måling Av Hydrofilitet

kontaktvinkelmåling er en viktig parameter for å kvantifisere hydrofiliteten til et stoff, noe som ytterligere indikerer fuktbarheten. Hydrofile stoffer har god fuktighet. Fuktbarhet er væskens evne til å forbli i kontakt med den faste overflaten. Graden av fuktighet måles ved hjelp av en kontaktvinkel. Kontaktvinkelen (θ) er vinkelen mellom overflaten og kanten av dråpen. En hydrofil overflate har en kontaktvinkel (θ) <90° mens den hydrofobe overflaten har en kontaktvinkel (θ) > 90°, vist I Figur 1 (under). En høyere kontakt vinkel indikerer sterkere væske-væske interaksjon i stedet for væske-overflate interaksjon dermed gjør materialet hydrofobe.

hvis væsken sprer seg ut på en overflate, fuktes et stort område av overflaten, er kontaktvinkelen mindre enn 90° og regnes som hydrofil eller vannelskende (Figur 2). Mens, hvis en væske danner dråpe, er kontaktvinkelen mer enn 90° og anses å være en hydrofob eller vannavstøtende (Figur 2). Fuktighet er en viktig parameter for planter og dyr. Lotusblomstblader og Risblader viser en ikke-fuktig overflate, hvor bladene forblir tørre og vanndråper ruller ut fra bladets overflate og holder dem rene hele tiden. Enkelte dyr som Namib ørkenbagler, klarer å overleve i det tørre området på grunn av deres evne til å absorbere fuktighet fra miljøet via hydrofile strukturer på kroppsoverflaten.

Fra ovennevnte diskusjon vet vi nå at de hydrofile overflatene har en tendens til å spre vannet over overflaten og ikke tillate dannelse av vanndråper. Denne funksjonaliteten til de hydrofile overflatene brukes til å lage anti-tåkeflater i bilindustrien.

på grunn av hydrofil natur har et stoff en tendens til å ha vannabsorpsjonsevne via kapillærvirkning. Graden av vannabsorpsjon av et hydrofilt stoff avhenger av stoffets porøsitet.

Hydrofile polymerer og molekyler er mye brukt innen fysikk, kjemi, ingeniørfag, biomedisinsk, medikamentlevering, næringsmidler, legemidler, maling, tekstiler, papir, konstruksjoner, lim, belegg, vannbehandling, dispergerings-og suspensjonsmidler, stabilisatorer, fortykningsmidler, gelanter, flokkulanter og koagulanter, filmformere, fuktighetsmidler, bindemidler og smøremidler, personlig pleie, byggevarer, vaskemidler, oljefelt produkter, og mineral behandling, etc.Hydrofile polymerer utviser god vanndampgjennomtrengelighet på grunn av ioniske grupper. Klær eller klær som er nødvendig for å være pustende består av hydrofile fibre.Hydrofile polymerer som Cellulose, Alginat og chitosan er de mest brukte i næringsmiddelindustrien hvor de brukes som fortykningsmiddel, stabilisator og geleringsmiddel.

Tilsetning av hydrofile stoffer som stivelsesbaserte forbindelser til hjemmedyrkede blomsterpotter. Dette bidrar til å redusere behovet for hyppig vanning og forbruk.

Hydrofile stoffer har evne til å absorbere og holde vann. Hydrogeler er en type hydrofile polymerer som er mye brukt i sanitære produkter, biomedisinsk ingeniørfag, bioseparasjon, landbruk, matbehandling og oljeutvinning, for å nevne noen. Den karakteristiske egenskapen til disse hydrogelene er å absorbere vann og hovne. Hydrofile hydrogeler har også en myk karakter sammen med biokompatibilitet. Hydrogeler er kopolymerer eller homopolymerer som fremstilles ved tverrbinding av monomerer. Disse monomerer har en ioniserbar gruppe eller en funksjonell gruppe som kan ioniseres. Hydrogeler kan inneholde svake basiske grupper som substituerte aminer, eller svakt sure grupper som karboksylsyre, eller en sterk basisk og sur gruppe som kvaternære ammoniumforbindelser og sulfonsyrer. Alle disse ioniske gruppene gjør hydrogelene hydrofile. Avhengig av deres evne til å holde vann / hevelse, brukes forskjellige hydrogeler i forskjellige applikasjoner, for eksempel hydrofile, ikke-porøse, sakte hevelseshydrogelpolymerer brukes til fremstilling av kontaktlinser og kunstige muskler, mens hydrofile, mikroporøse, raske hevelseshydrogelpolymerer brukes til å lage bleier. Polyakrylater og natriumpolyakrylater er superabsorberende hydrofile hydrogelpolymerer som brukes til å lage bleier. Disse superabsorberende hydrogelene kan holde vann tilsvarende 100 ganger egen vekt.

Hydrofile hydrogeler ligner den ekstracellulære matrisen,og av denne grunn blir de mye utforsket for å lage kunstige vevstillas. På grunn av biokompatibilitet er de hydrofile hydrogelene mye brukt i biomedisinske applikasjoner. Gelatin er en av de mest brukte hydrofile hydrogelene. Gelatin er et animalsk biprodukt og består av protein & peptidlignende kollagen. Gelatin brukes mest til å lage kapsler.

den hydrofile hydrogelen bidrar også til å fremskynde sårhelingsprosessen, og derfor blir de mye brukt som et sårhelende middel.Hydrofile hydrogeler er superabsorberende materialer som også er mye brukt i medisineringssystemer, vevsreparasjon og kosmetikk. Hydrofile super porøse hydrogeler brukes som disintegrant eller super disintegrant i en tablett for å oppnå rask legemiddelfrigivelse fra tabletten.

Hydrofilitet er et kritisk kriterium for absorpsjon av et legemiddelmolekyl. Det er et veletablert faktum at for absorpsjon av et stoff i menneskekroppen, bør stoffet være i løselig tilstand. Hydrofile stoffer har en tendens til lett å oppløse og løses, og derved muliggjør absorpsjon av stoffet. Således har hydrofile legemidler som har egnet permeabilitet en høyere sannsynlighet for å bli absorbert i kroppen lett og utøve deres terapeutiske effekter.

Hydrofile stoffer er belagt på overflaten av medisinsk utstyr for å redusere bakteriell adhesjon på overflaten av medisinsk utstyr. Hydrofile polymerer som polyvinylpyrrolidon (PVP), polyuretaner, polyakrylsyre (PAA), polyetylenoksid (PEO) og polysakkarider brukes mye som anti-fouling belegg på medisinske enheter som katetre, stenter. Så snart noen medisinsk enhet er plassert i kroppen, påbegynnes avsetningen av proteinlaget. Over en periode blir dette laget veldig tykt og kan føre til alvorlige bivirkninger, nemlig., obstruksjon, etc. Derfor er det nødvendig å omgå dannelsen av proteinlaget på overflaten av den medisinske enheten. Hydrofile polymerer virker som et anti-fouling agent og motstår dermed oppbyggingen av dette proteinlaget over overflaten av det medisinske utstyret. I tillegg bidrar disse hydrofile polymerene til å redusere friksjonskoeffisienten og dermed muliggjøre enkel instillasjon av det medisinske utstyret i kroppen.

av en lignende grunn, men i en annen applikasjon, brukes hydrofile polymerer eller overflater i deler av den marine strukturen som brukes under vann. På grunn av kompatibilitet med vann, hydrofile overflater ansikt redusert friksjon under vann, og dermed hjelpe i deres lett bevegelse under vann.

Hydrofile polymerer brukes som et anti-fouling agent på filtreringsmembranene i omvendt osmose (RO) filtrering. Polymerer som tverrbundet poly (etylenglykol) (PEG), Trietylenglykoldimetyleter (triglyme), Cellulosebasert, etc brukes i RO filtreringsmembraner. Å være hydrofile i naturen tillater disse polymerene filtrering av vann gjennom dem og motstår samtidig utviklingen av et bakterielag over dem.

Fluorsyre behandling til tannimplantater utføres for å øke hydrofiliteten til tannimplantatene. Dette resulterer i redusert helbredelsestid, enkel etablering av implantatet, og også en fast forankring av implantatet.

Det er en gruppe molekyler som har både hydrofile og hydrofobe deler i deres struktur, slike molekyler er kjent Som Amfipatiske molekyler. Den vanligste kategorien av slike molekyler er kjent som overflateaktive stoffer. Imidlertid bestemmer bidrag eller størrelsen på den hydrofile delen og den hydrofobe delen i et overflateaktivt molekyl dens natur som ‘Hydrofile deler ‘eller’Hydrofobe deler’. Avhengig av deres natur benyttes overflateaktive molekyler i et bredt spekter av applikasjoner. En skala kjent som ‘Hydrofil-Lipofil Balanse’ eller HLB skala brukes som en veiledning for å forstå den grunnleggende naturen til overflateaktive molekyler og bruke dem tilsvarende. SÅLEDES bidrar hlb-skalaen til å forstå affiniteten til overflateaktivt molekyl mot et løsningsmiddel. Hvis det overflateaktive molekylet utviser en høyere affinitet til vannet eller polare løsningsmidlet, er det kategorisert under ‘Hydrofile deler’, mens hvis et overflateaktivt molekyl utviser en høyere affinitet til ikke-polare eller lipofile løsningsmidler, er det kategorisert som hydrofobe eller lipofile. Overflateaktive stoffer er svært viktige og kritiske for formulering og stabilisering av emulsjoner. Hlb-skalaen ble introdusert Av Griffin og varierer vanligvis fra 0-20. Kategoriseringen av overflateaktive molekyler basert PÅ hlb-skalaen er oppført I Tabell 2.

Tabell 2: HLB-skala for karakterisering av overflateaktive stoffer

en lavere HLB-verdi indikerer overflateaktantenes vannavvisende eller hydrofobe natur, mens en høyere hlb-verdi indikerer overflateaktantenes vannelskende eller Hydrofile natur. Propylenglykolmonostearat, mono-og di-glycerider, laktylerte monoglyserider, succinylerte monoglyserider er noen av de få overflateaktive stoffene som faller under kategorien hydrofobe eller lipofile overflateaktive stoffer, som har hlb mindre enn 10 og kan brukes Til stabilisering Av uten emulsjoner. Diacetylvinsyreestere av monoglyserid, polysorbater, lecitin er noen av eksemplene på de hydrofile overflateaktive stoffene og kan brukes til stabilisering Av o/W-emulsjoner. Interessant, Et Av De mest brukte overflateaktive stoffene, Natriumlaurylsulfat, har en hlb-verdi på 40. Disse overflateaktive stoffene er mye brukt i mat og farmasøytisk industri.

Eksempler På Hydrofile Stoffer

noen av de vanligste eksemplene på hydrofile stoffer er som følger:

• Protein
• Keratin
• Ull
• Silika
• Gips
• Polyetylenglykoletere
• Polyakrylamid
• Polyuretaner med polyetylenglykol eter
• Polyvinylalkohol (Pva)
• Polysakkarider (f. eks. cellulose) og dets derivater (f. eks. hydroxypropylmethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and sodium carboxy methyl cellulose)
• Gelatin, agar, agarose, algin
• Alcohols
• Cyclodextrins
• poly-N-vinylpyrrolidone (PVP)
• Guar gum, xanthan gum
• Starch
• Pectin
• Dextran
• Carrageenan
• Inulin
• Chitosan
• Albumin

• Ahmad D., van den Boogaert I., Miller J., Presswell R., Jouhara H. (2018). Hydrofile og hydrofobe materialer og deres applikasjoner. Energikilder, Del A: Gjenvinning, Utnyttelse Og Miljøeffekter, 40: 22, 2686-2725, DOI: 10.1080/15567036.2018.1511642
• Erothu, h. Og Kumar, Ac (2016). Hydrofile Polymerer. I Biomedisinske Anvendelser Av Polymere Materialer og Kompositter(eds R. Francis og D. Sakthi Kumar). doi:10.1002 / 9783527690916. ch7
• Ismail A. F., Khulbe K. C., Matsuura T. (2019). RO Membran Begroing, In: Omvendt Osmose, Ismail A. F., Khulbe K. C., Matsuura T. (Eds). Elsevier, s. 189-220. doi.org/10.1016/B978-0-12-811468-1.00008-6.
• Lov K. Y. (2014). Definisjoner For Hydrofilitet, Hydrofobisitet Og Superhydrofobisitet: Å Få Grunnleggende Rett. Journal Of Physical Chemistry Letters, 5(4), 686-688. https://doi.org/10.1021/jz402762h
• Ohshima, H., Yamashita, Y. Og Sakamoto, K. (2016). Hydrofil-Lipofil Balanse (HLB): Klassisk Indeksering og Ny Indeksering Av Overflateaktivt Middel. I Encyclopedia Of Biocolloid Og Biointerface Science 2v Set, H. Ohshima (Red.). doi: 10.1002 / 9781119075691. ch45
• Piozzi, A., Francolini, I., Occhiaperti, L., Venditti, M., & Marconi, W. (2004). Antimikrobiell aktivitet av polyuretaner belagt med antibiotika: en ny tilnærming til realisering av medisinsk utstyr unntatt mikrobiell kolonisering. Internasjonalt tidsskrift for farmasi, 280 (1-2), 173-183. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2004.05.017
• Taib M. N., & Julkapli N. M. (2019). Dimensjonsstabilitet av naturlige fiberbaserte og hybridkompositter.
• Tavana H., Lam C., Grundke K. ,Friedel P., Kwok D., Hår M., Neumann A. (2004). Kontaktvinkelmålinger med væsker som består av store molekyler. Journal Of Colloid Og Grensesnitt Vitenskap 279:493-502.I 2017 ble Det opprettet en egen organisasjon, Og det ble opprettet en egen organisasjon. Overflate modifikasjon av tannimplantater. Tayebi L., Moharamzadeh K. (Red.). Biomaterialer For Oral Og Dental Vevsteknikk (In.) Woodhead Publishing, s. 85-96, doi.org/10.1016/B978-0-08-100961-1.00006-2.