Termodynamika hydrofobních interakcí

Při vpuštění hydrofobní látky do vodného prostředí se vodíkové vazby mezi molekulami vody přeruší, aby se uvolnil prostor pro hydrofobní látku; molekuly vody však s hydrofobní látkou nereagují. To je považováno za endotermní reakci, protože při přerušení vazeb se do systému dostává teplo. Molekuly vody, které jsou narušeny přítomností hydrofobu, vytvoří nové vodíkové vazby a kolem hydrofobu vytvoří strukturu podobnou ledu zvanou klatrátová klec. Díky této orientaci je systém (hydrofob) strukturovanější, přičemž se sníží celková entropie systému; proto \( \Delta S < 0\).

Změna entalpie (\( \Delta H \)) systému může být záporná, nulová nebo kladná, protože nové vodíkové vazby mohou částečně, zcela nebo nadměrně kompenzovat vodíkové vazby porušené vstupem hydrofoba. Změna entalpie je však pro určení spontánnosti reakce (smíchání hydrofobních molekul a vody) nevýznamná, protože změna entropie (\( \Delta S \)) je velká.

Podle vzorce pro Gibbsovu energii

\

při malé neznámé hodnotě \(\Delta H\) a velké záporné hodnotě \(\Delta{S} \) vyjde hodnota \(\Delta G\) kladná. Kladná hodnota \(\Delta G\) znamená, že míchání molekul hydrofobu a vody není spontánní.

.