1. Polarità:
* Acqua (H₂O): Le molecole d'acqua sono polari. L'atomo di ossigeno è più elettronegativo degli atomi di idrogeno, creando una carica negativa parziale sull'ossigeno e cariche positive parziali sugli idrogeni. Questo forma un momento di dipolo, rendendo l'acqua una molecola polare.
* Molecole non polari: Le molecole non polari hanno una distribuzione uniforme di elettroni, con conseguente significativa separazione della carica e nessun momento dipolo.
2. Forze intermolecolari:
* Acqua: Le molecole d'acqua formano forti legami idrogeno tra loro a causa della loro polarità. Questi legami idrogeno sono responsabili dell'alto punto di ebollizione dell'acqua e della tensione superficiale.
* Molecole non polari: Le molecole non polari sperimentano principalmente forze di dispersione di Londra deboli, che sono interazioni temporanee e fugaci a causa di fluttuazioni temporanee nella distribuzione degli elettroni.
3. Effetto idrofobico:
* Preferenza dell'acqua per se stessa: Le molecole d'acqua interagiscono fortemente tra loro tramite legami idrogeno, formando una rete altamente coesa. Preferiscono associarsi ad altre molecole d'acqua piuttosto che a molecole non polari.
* Esclusione di molecole non polari: Quando le molecole non polari vengono introdotte in acqua, interrompono la rete di legame all'idrogeno. Per ridurre al minimo questa interruzione, le molecole d'acqua "spingono" le molecole non polari, formando cluster o aggregati separati. Questo fenomeno è noto come effetto idrofobico .
In sostanza, la forte rete di legame all'idrogeno nell'acqua rende energicamente sfavorevole per le molecole non polari si dissolvono in essa. Sono respinti a causa dell'interruzione che causano alla struttura coesa dell'acqua.
Conseguenze:
* olio e acqua: L'olio è una sostanza non polare e quindi non si mescola con l'acqua.
* Membrane cellulari: Le membrane cellulari sono composte da doppi strati fosfolipidi, con code idrofobiche rivolte verso l'interno e le teste idrofile rivolte verso l'esterno. Questa struttura crea una barriera che impedisce alle molecole solubili in acqua di entrare facilmente nella cellula.
* Folding proteico: L'effetto idrofobico svolge un ruolo cruciale nel ripiegamento delle proteine, spingendo aminoacidi non polari all'interno della proteina, mentre gli aminoacidi polari sono esposti all'ambiente acquoso.
