Termodinamica interacțiunilor hidrofobe

Când un hidrofob este aruncat într-un mediu apos, legăturile de hidrogen dintre moleculele de apă vor fi rupte pentru a face loc hidrofobului; cu toate acestea, moleculele de apă nu reacționează cu hidrofobul. Aceasta este considerată o reacție endotermică, deoarece atunci când legăturile sunt rupte se introduce căldură în sistem. Moleculele de apă care sunt distorsionate de prezența hidrofobului vor face noi legături de hidrogen și vor forma o structură de tip cușcă de gheață numită cușcă de clatrat în jurul hidrofobului. Această orientare face ca sistemul (hidrofobul) să fie mai structurat, cu o scădere a entropiei totale a sistemului; prin urmare, \( \Delta S < 0\).

Variația entalpiei (\( \Delta H \)) a sistemului poate fi negativă, zero sau pozitivă deoarece noile legături de hidrogen pot compensa parțial, complet sau excesiv legăturile de hidrogen rupte prin intrarea hidrofobului. Cu toate acestea, variația entalpiei este nesemnificativă în determinarea spontaneității reacției (amestecul de molecule hidrofobe și apă), deoarece variația entropiei (\( \Delta S \)) este mare.

Potrivit formulei energiei Gibbs

\

cu o valoare necunoscută mică a lui \(\Delta H\) și o valoare negativă mare a lui \(\Delta{S} \), valoarea lui \(\Delta G\) se va dovedi a fi pozitivă. O valoare pozitivă a \(\Delta G\) indică faptul că amestecul moleculelor de hidrofob și de apă nu este spontan.

.