친수성
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
친수성은 물과 같은 극성 물질과의 상호 작용이 소수성 물질보다 열역학적으로 유리한 분자 또는 분자 부분을 의미한다. 친수성 분자는 극성을 띠고 수소 결합을 할 수 있어 물을 비롯한 극성 용매에 잘 녹는다. 유기 화합물의 경우, 탄소 5개당 1개 이상의 중성 친수성 그룹 또는 탄소 7개당 1개 이상의 전하를 띤 친수성 그룹이 있으면 물에 대한 용해도가 1% 이상이 되는 경향이 있다. 친수성 액체에는 암모니아, 알코올, 아세트산 등이 있으며, 친수성 막은 다양한 액체의 여과에 사용된다.
더 읽어볼만한 페이지
- 분자간 힘 - 소수성
소수성은 물을 기피하는 성질로, 생물학, 화학 등 다양한 분야에서 중요하게 다루어지며, 미셀 형성, 단백질 구조 형성, 초소수성 현상 등과 관련되어 자가 세척, 랩온어칩, 제약 분야 등에 응용된다. - 분자간 힘 - 반데르발스 힘
반데르발스 힘은 원자, 분자, 표면 간에 작용하는 인력으로, 입자들의 변동하는 극성화 상관관계에서 발생하며, 영구 다극자, 유도된 다극자, 순간 다극자 간 상호작용의 총합으로, 공유결합이나 이온결합보다 약하지만 물질의 물리적·화학적 특성, 생체 분자 상호작용, 도마뱀붙이의 벽면 부착 등에 중요한 역할을 한다. - 화학적 성질 - 에너지 준위
에너지 준위는 양자 역학적 계에서 입자가 가질 수 있는 특정 에너지 값으로, 원자 내 전자의 양자화된 에너지 상태를 나타내며 분자에서는 전자, 진동, 회전 에너지 준위가 존재하고, 에너지 준위 간 전이는 광자의 흡수 또는 방출을 수반한다. - 화학적 성질 - 양쪽성
양쪽성은 산과 염기 모두로 작용할 수 있는 성질을 나타내며, 브뢴스테드-로우리 이론에 따라 양성자를 주고받을 수 있는 물, 아미노산 등이 대표적이며, 용액의 pH에 따라 산 또는 염기로 작용하는 산화아연 등도 존재한다. - 물리화학 - 활성화 에너지
활성화 에너지는 화학 반응이 일어나기 위해 반응물이 넘어야 하는 최소 에너지 장벽으로, 반응 속도에 직접적인 영향을 미치며 촉매에 의해 조절될 수 있고, 아레니우스 식으로 표현되며, 다양한 화학 현상 이해에 필수적인 개념이다. - 물리화학 - 전해질
전해질은 용액에서 이온으로 해리되어 전기 전도성을 갖는 물질로, 생체 내에서 세포막 전위 유지 및 신경-근육 기능 조절에 필수적이며, 농도와 해리 정도에 따라 강전해질과 약전해질로 나뉜다.
| 친수성 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 물과 섞이거나 물에 녹는 경향이 있는 분자 또는 표면의 특성 |
| 관련 용어 | 친화성 |
| 어원 | lang: en value: water (물) lang: en value: friendship (친목) lang: gr value: φιλια (필리아) |
2. 성질
친수성 분자 또는 분자는 물 및 기타 극성 물질과의 상호 작용이 기름 또는 기타 소수성 용매와의 상호 작용보다 열역학적으로 더 유리하다.[2][3] 이들은 일반적으로 전하가 분극되어 있으며 수소 결합을 할 수 있어 물뿐만 아니라 극성 용매에도 용해된다. 친수성 분자는 극성 분자라고도 한다.
친수성 물질(예: 염)이나 설탕은 공기 중의 물을 끌어들이는 성질이 있어 음식에서 물을 빼내는 데 사용되기도 한다. 예를 들어, 잘린 과일에 설탕을 뿌리면 친수성으로 인해 물이 빠져나와 과일이 물렁하고 젖게 된다.
친수성은 물과 수소 결합을 형성하여 물에 잘 섞이거나 용해되는 성질이며, 이는 열역학적으로 선호되는 (자유 에너지를 감소시키는) 현상이다. 친수성 분자는 물 외에도 극성 용매에 잘 용해된다. 다만, 물에 용해되지 않더라도 물질 표면이 물에 젖기 쉬운 (물방울을 만들지 않고 튕겨내지 않는) 경우에도 친수성이라고 표현한다.
친수성 분자(예: 에탄올 등)나 친수성기(예: 지방산의 카르복실산 잔기 등)는 극성에 의해 수소 결합을 형성할 수 있기 때문에, 기름이나 소수성 용매보다 물에 더 잘 녹는다.
2. 1. 양친매성 분자
어떤 경우에는 친수성 및 소수성 특성이 단일 분자에서 모두 나타난다. 이러한 양친매성 분자의 예로는 세포막을 구성하는 지질이 있다. 또 다른 예로는 친수성 머리와 소수성 꼬리를 가지고 있어 물과 기름 모두에 용해되는 비누가 있다. 양친매성 물질인 비누는 친수성 머리 부분과 소수성 꼬리 부분을 가지므로, 극성 용매와 비극성 용매 양쪽에 용해된다.[2][3]2. 2. 콜로이드
일부 친수성 물질은 물에 용해되지 않는다. 이러한 유형의 혼합물을 콜로이드라고 한다.[2]3. 화학
고체 화학 물질과 복합체를 이룬 액체 친수성 화학 물질은 소수성 화학 물질의 용해도를 최적화하는 데 사용될 수 있다. 친수성은 물과 수소 결합을 형성하여 물에 용해되기 쉽거나, 물과 섞이기 쉬운 성질이며, 열역학적으로 선호되는 (\자유 에너지를 감소시키는) 현상이다. 친수성 분자는 물 외에도 극성 용매에도 잘 녹는다. 다만, 물에 용해되지 않는 경우에도, 물질 표면이 물에 젖기 쉬운 (물방울을 만들지 않고, 튕겨내지 않는) 경우에도 친수성이라고 표현하는 경우가 있다.[5]
친수성 분자(예: 에탄올 등) 또는 친수성기 (예: 지방산의 카르복실산 잔기 등)는 그 극성에 의해 수소 결합을 형성할 수 있기 때문에, 기름이나 소수성 용매보다 물에 녹기 쉽다. 친수성 분자는 쌍극자 모멘트나 유전율로부터 극성 분자로도 알려져 있다. 몇몇 친수성 물질은 불용성이며, 이러한 혼합물을 콜로이드라고 한다. 양친매성 물질인 비누는 친수성 머리 부분과 소수성 꼬리 부분을 가지므로, 극성 용매와 비극성 용매 양쪽에 용해된다.
3. 1. 액체
친수성 액체의 예로는 암모니아, 알코올, 요소와 같은 일부 아마이드, 아세트산과 같은 일부 카복실산 등이 있다. 친수성은 물과 수소 결합을 형성하여 물에 용해되기 쉽거나, 물과 섞이기 쉬운 성질이며, 열역학적으로 선호되는 (자유 에너지를 감소시키는) 현상이다. 또한, 친수성 분자는 물 외에도 극성 용매에도 잘 녹는다. 다만, 물에 용해되지 않는 경우에도, 예를 들어 물질 표면이 물에 젖기 쉬운 (물방울을 만들지 않고, 튕겨내지 않는) 경우에도 친수성이라고 표현하는 경우가 있다.[5]친수성 분자는 쌍극자 모멘트나 유전율로부터 극성 분자로도 알려져 있다. 몇몇 친수성 물질은 불용성이며, 이러한 혼합물을 콜로이드라고 한다. 양친매성 물질인 비누는 친수성 머리 부분과 소수성 꼬리 부분을 가지므로, 극성 용매와 비극성 용매 양쪽에 용해된다.
3. 1. 1. 알코올
알코올에서 발견되는 하이드록실기(-OH)는 극성을 띠기 때문에 친수성을 나타내지만, 탄소 사슬 부분은 무극성이므로 소수성을 띤다. 탄소 사슬이 길어질수록 분자는 전체적으로 더 무극성이 되어 극성인 물에 대한 용해도가 감소한다.[5] 메탄올은 모든 알코올 중 가장 짧은 탄소 사슬(탄소 원자 1개)을 가지며, 에탄올(탄소 원자 2개)과 1-프로판올과 그 이성질체인 2-프로판올은 모두 물과 섞일 수 있다. 탄소 원자 4개를 가진 tert-부틸 알코올은 이성질체 중에서 물과 섞일 수 있는 유일한 물질이다.3. 2. 고체
고체 표면의 친수성은 표면 에너지, 표면 거칠기, 화학적 조성과 같은 여러 요인에 의해 결정된다. 일반적으로 표면 에너지가 높고 매끄러우며 극성 작용기를 포함하는 표면은 친수성을 띤다.3. 2. 1. 사이클로덱스트린
사이클로덱스트린은 소수성 분자를 포획하여 제약 용액을 만드는 데 사용된다. 사이클로덱스트린과 소수성 분자의 포접 화합물은 신체 조직을 관통할 수 있으므로, 특정 조건에서 생물학적 활성 화합물을 방출하는 데 사용될 수 있다.[6] 예를 들어, 테스토스테론은 하이드록시프로필-베타-사이클로덱스트린(HPBCD)과 복합체를 이루어 설하 투여 경로를 통해 흡수율을 높일 수 있다.[7]4. 막 여과
친수성 막 여과는 다양한 액체를 여과하기 위해 여러 산업 분야에서 사용된다. 이러한 친수성 필터는 의학, 산업 및 생화학 분야에서 박테리아, 바이러스, 단백질, 미립자, 약물 및 기타 오염 물질과 같은 요소를 여과하는 데 사용된다. 일반적인 친수성 분자에는 콜로이드, 면 및 섬유소(면이 구성하는 것)가 있다.
다른 막과 달리 친수성 막은 사전 습윤이 필요하지 않다. 건조 상태에서 액체를 여과할 수 있다. 대부분 저온 여과 공정에 사용되지만, 많은 새로운 친수성 막 직물은 뜨거운 액체와 유체를 여과하는 데 사용된다.
5. 경험칙
유기 화합물의 수용성에 대한 대략적인 경험칙은, 탄소 5개당 전하를 띠지 않는 친수성 기 1개가 있거나, 탄소 7개당 전하를 띤 친수성 기 1개가 있으면 물에 대한 분자의 용해도가 질량 백분율 농도로 1% 이상이 된다는 것이다.[9]
참조
[1]
서적
A Greek-English Lexicon
Clarendon Press
1940
[2]
웹사이트
hydrophilic
[3]
웹사이트
Definition of HYDROPHILIC
http://www.merriam-w[...]
2018-05-01
[4]
간행물
Medical Chemistry Compendium
Aarhus University
2008
[5]
웹사이트
Alcohols, Phenols, Thiols, and Ethers
http://www.chem.late[...]
2013-05-11
[6]
논문
Improvement of the in vitro dissolution of praziquantel by complexation with α-, β- and γ-cyclodextrins
1999-03
[7]
논문
Sublingual Administration of Testosterone-Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin Inclusion Complex Simulates Episodic Androgen Release in Hypogonadal Men
1991-05
[8]
웹사이트
Filtration membrane for oleophilic organic liquids, method for producing it, and method for filtering oleophilic organic liquids
https://patents.goog[...]
2014-07-28
[9]
간행물
Medical CHEMISTRY Compendium
Aarhus University
2008
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com