Termodinámica de las interacciones hidrofóbicas
Cuando se deja caer un hidrófobo en un medio acuoso, los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua se romperán para hacer sitio al hidrófobo; sin embargo, las moléculas de agua no reaccionan con el hidrófobo. Esto se considera una reacción endotérmica, porque cuando se rompen los enlaces se introduce calor en el sistema. Las moléculas de agua que se distorsionan por la presencia del hidrófobo harán nuevos enlaces de hidrógeno y formarán una estructura tipo jaula de hielo llamada jaula de clatratos alrededor del hidrófobo. Esta orientación hace que el sistema (hidrófobo) sea más estructurado con una disminución de la entropía total del sistema; por lo tanto \( \Delta S < 0\).
El cambio en la entalpía (\( \Delta H \)) del sistema puede ser negativo, cero o positivo porque los nuevos enlaces de hidrógeno pueden compensar parcial, completamente o en exceso los enlaces de hidrógeno rotos por la entrada del hidrófobo. El cambio en la entalpía, sin embargo, es insignificante para determinar la espontaneidad de la reacción (mezcla de moléculas hidrofóbicas y agua) porque el cambio en la entropía (\( \Delta S \)) es grande.
Según la fórmula de la energía de Gibbs
con un valor desconocido pequeño de \(\Delta H\) y un valor negativo grande de \(\Delta{S} \), el valor de \(\Delta G\) resultará positivo. Un valor positivo de \(\Delta G\) indica que la mezcla de las moléculas de hidrófobo y agua no es espontánea.