Thermodynamik för hydrofoba interaktioner

När en hydrofob släpps ner i ett vattenhaltigt medium bryts vätebindningarna mellan vattenmolekylerna för att ge plats åt hydrofobet, men vattenmolekylerna reagerar inte med hydrofobet. Detta anses vara en endoterm reaktion, eftersom värme tillförs systemet när bindningarna bryts. Vattenmolekyler som förvrängs av hydrofobens närvaro kommer att skapa nya vätebindningar och bilda en isliknande burstruktur som kallas clathratbur runt hydrofobens yta. Denna orientering gör systemet (hydrofobin) mer strukturerat med en minskning av systemets totala entropi; därför \( \Delta S < 0\).

Förändringen av systemets entalpi (\( \Delta H \)) kan vara negativ, noll eller positiv eftersom de nya vätebindningarna delvis, helt eller överkompenserar de vätebindningar som brutits genom att hydrofobin kommit in. Ändringen i entalpi är dock obetydlig när det gäller att bestämma reaktionens spontanitet (blandning av hydrofoba molekyler och vatten) eftersom förändringen i entropi (\( \Delta S \)) är stor.

Enligt Gibbs energiformel

\

med ett litet okänt värde på \(\Delta H\) och ett stort negativt värde på \(\Delta{S} \), kommer värdet på \(\Delta G\) att visa sig vara positivt. Ett positivt värde på \(\Delta G\) indikerar att blandningen av hydrofob- och vattenmolekylerna inte är spontan.