Thermodynamik af hydrofobiske vekselvirkninger

Når et hydrofobisk stof tabes i et vandigt medium, vil hydrogenbindinger mellem vandmolekyler blive brudt for at gøre plads til hydrofobet; vandmolekyler reagerer dog ikke med hydrofobet stof. Dette betragtes som en endotermisk reaktion, fordi der tilføres varme til systemet, når bindinger brydes. Vandmolekyler, der er forvrænget af tilstedeværelsen af hydrofobet, vil lave nye hydrogenbindinger og danne en islignende burstruktur kaldet et clathratbur omkring hydrofobet. Denne orientering gør systemet (hydrofobien) mere struktureret med et fald i systemets samlede entropi; derfor \( \Delta S < 0\).

Systemets ændring i entalpi (\( \Delta H \))) kan være negativ, nul eller positiv, fordi de nye hydrogenbindinger kan kompensere delvist, helt eller overkompensere for de hydrogenbindinger, der er brudt ved hydrofobiens indtræden. Ændringen i entalpi er imidlertid ubetydelig for bestemmelsen af reaktionens spontanitet (blanding af hydrofobiske molekyler og vand), fordi ændringen i entropi (\( \Delta S \)) er stor.

I henhold til Gibbs Energy formlen

\

med en lille ukendt værdi af \(\Delta H\) og en stor negativ værdi af \(\Delta{S} \), vil værdien af \(\(\Delta G\) vise sig at være positiv. En positiv \(\Delta G\) angiver, at blandingen af hydrofob- og vandmolekylerne ikke er spontan.