Termodinâmica das Interacções Hidrofóbicas

Quando um hidrófobo é largado num meio aquoso, as ligações de hidrogénio entre moléculas de água serão quebradas para dar lugar ao hidrófobo; contudo, as moléculas de água não reagem com o hidrófobo. Isto é considerado uma reação endotérmica, porque quando as ligações são quebradas, o calor é colocado no sistema. Moléculas de água que são distorcidas pela presença do hidrofóbico farão novas ligações de hidrogênio e formarão uma estrutura de gaiola em forma de gelo chamada gaiola de clathrate ao redor do hidrofóbico. Esta orientação torna o sistema (hidrofóbico) mais estruturado com uma diminuição da entropia total do sistema; portanto \( \Delta S < 0\).

A mudança de entalpia (\Delta H \)) do sistema pode ser negativa, zero ou positiva porque as novas ligações de hidrogênio podem compensar parcialmente, completamente ou em excesso as ligações de hidrogênio quebradas pela entrada do hidrofóbico. A mudança na entalpia, no entanto, é insignificante na determinação da espontaneidade da reação (mistura de moléculas hidrofóbicas e água) porque a mudança na entropia (Delta S) é grande.

De acordo com a fórmula de Gibbs Energy

com um pequeno valor desconhecido de Um valor positivo de Delta G indica que a mistura das moléculas de hidrófobo e água não é espontânea.