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Pour les articles homonymes voir Hydrophobie L hydrophobie du bas latin hydrophobia issu du grec ὑδροφοϐία hudrophobía d
Hydrophobe
Pour les articles homonymes, voir Hydrophobie.
L’hydrophobie (du bas latin hydrophobia, issu du grec ὑδροφοϐία / hudrophobía, de ὕδωρ / húdôr, « eau », et φόϐος / phóbos, « action de chasser, d’effaroucher, d’effrayer » ) caractérise les surfaces qui semblent repousser l'eau.
Physique de répulsion
En réalité, il ne s'agit pas d'une réelle répulsion. L'eau, étant une molécule polaire, a une très nette attirance préférentielle pour les autres molécules polaires, ce qui va amener ces molécules à s'assembler entre elles et former des billes qui semblent être repoussées par les molécules non polaires, molécules avec lesquelles elles n'ont pas une aussi forte affinité.
Cependant, ce phénomène de répulsion s’explique plutôt par le fait que ce sont les affinités entre les molécules polaires qui chassent les molécules qui n'ont pas la même affinité avec elle vers l'extérieur de ces billes - un peu de la même façon que le gradient de pression de l'eau chasse de son sein les corps moins denses (qui n'ont donc pas la capacité de générer en leur sein un gradient de pression aussi raide).
Ici, les molécules non polaires sont chassées vers la surface des billes formées par les molécules polaires.
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Goutte d'eau sur la surface naturellement hydrophobe d'une cuticule végétale. -
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Gouttes d'eau de pluie sur brins d'herbe. -
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Goutte d'eau sur feuille de lotus. -
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Hydrophobie sur un textile polyester.
Quand les molécules non polaires sont immergées dans une masse polaire sans surfaces proches vers lesquelles s'échapper, elles sont repoussées dans une direction préférentielle dépendant de la gravitation. Les molécules non polaires qui, comme l'huile dans l'eau, sont moins denses que les molécules polaires, vont être repoussées vers la surface, alors que les molécules plus denses comme le mercure, vont couler, et que les molécules de densité similaire à celle du milieu polaire peuvent rester en suspension (émulsion) si leur concentration n'est pas suffisante pour qu'elles soient repoussées les unes vers les autres et former des billes de plus en plus grosses. Ceci se traduit par la non-solubilité des molécules apolaires dans le solvant polaire, menant à une ségrégation du soluté vis-à-vis du solvant (ou inversement). Des molécules comme les alcanes sont hydrophobes.
Il est également intéressant de noter que dans les solvants polaires comme l’eau, de nombreux corps de la chimie minérale, pour être solubles, doivent pouvoir s'ioniser, c'est-à-dire se scinder en deux ions chargés positivement et négativement, qui vont se lier séparément avec les molécules d'eau. Et si les attractions au sein de la molécule organique sont trop fortes pour que le solvant puisse l'ioniser, celle-ci restera insoluble.
Chez les micro-organismes, les propriétés hydrophobes sont dues principalement à la présence d' (en), protéines particulières situées au niveau des membranes cellulaires.
Utilisations
La propriété d'hydrophobie est essentielle en biochimie (et particulièrement dans la chimie des cellules et des protéines), et est recherchée (ou au contraire, combattue) en chimie des matériaux, et plus particulièrement des revêtements.
Des revêtements hydrophobes sont appréciés pour certains usages :
- Les récipients recouverts de téflon sont moins salissants, et la nourriture n'y adhère pas.
- La selle des vélos modernes est hydrophobe. Ainsi, à la différence de l'époque où les selles étaient en cuir, elles ne perdent pas, en vieillissant, leur capacité à ne pas s'imbiber d'eau[réf. nécessaire].
La cire et l'huile sont aussi hydrophobes.
Principes physico-chimiques
La solubilité d'un composé dans un solvant dépend de manière générale des interactions qui existent entre ses molécules et celles du solvant. Or un composé hydrophobe n'a pas la capacité de créer des liaisons hydrogène avec les molécules d'eau. De plus, il est également souvent apolaire, ou de faible polarité, ce qui signifie qu'il ne peut exister d'interaction électrostatique de type dipôle permanent/dipôle permanent (forces de Keesom) entre ce composé et l'eau.
Un composé hydrophobe est donc un composé qui ne peut pas interagir fortement au niveau moléculaire avec l'eau. Il est alors généralement plutôt soluble dans les solvants organiques, comme l'acétone, les hydrocarbures légers, avec lesquels il peut développer des interactions de Van der Waals de type dipôle induit/dipôle induit (forces de London). C'est une caractéristique de beaucoup de plastiques, qui sont imperméables à l'eau mais détruits par d'autres solvants.
Il a été démontré, grâce à l'analyse d'une interface hydrophile-hydrophobe soumise à un rayonnement synchrotron, que celle-ci est en fait constituée d'un vide de 0,1 à 0,5 nanomètres d'épaisseur.
Les produits hydrophobes sont souvent lipophiles (solubles dans les corps gras), mais insolubles dans l'eau.
Une substance hydrophobe n'est pas nécessairement pauvre en eau. L'eau sèche par exemple, une poudre blanche constituée de gouttelettes d'eau enrobées d'une pellicule de silice, est hydrophobe alors qu'elle contient 95 % d'eau.
Dans le sol
L’imperméabilité des sols est dans la nature un phénomène beaucoup plus commun qu'on ne le pensait autrefois ; certains sols naturels ou pollués sont anormalement hydrophobes, en général à cause de la présence de matières huileuses ou cireuses.
Il a été constaté en laboratoire que le comportement de ces sols changeait à l'égard des métaux lourds en solution. Dans un sol imperméable Cr, Pb et Cu sont plus facilement adsorbés dans le sol que Zn, Cd et Ni. Or, pour fertiliser les sols, on peut les arroser avec des eaux grises recyclées (technique courante dans le sud de l'Australie). Avant d’irriguer de la sorte, il est donc important de comprendre la capacité de sorption compétitive du sol et sa capacité de rétention des métaux lourds, en considérant l'origine géochimique du caractère hydrofuge (ex. : cires déposées sur ou entre les particules du sol).
Notes et références
- Anatole Bailly ; 2020 : Hugo Chávez, Gérard Gréco, André Charbonnet, Mark De Wilde, Bernard Maréchal & contributeurs, « Le Bailly », (consulté le ).
- Anatole Bailly ; 2020 : Hugo Chávez, Gérard Gréco, André Charbonnet, Mark De Wilde, Bernard Maréchal & contributeurs, « Le Bailly », (consulté le ).
- (en) R. J. Doyle, Mel Rosenberg, Microbial cell surface hydrophobicity, American Society for Microbiology, , p. 87
- (en) P. J. Li, F. Stagnitti, X. Xiong and P. Li, Competitive sorption of intermixed heavy metals in water repellent soil in Southern Australia ; Environmental Geology Volume 52, Number 4, 685-690, 2007 DOI 10.1007/s00254-006-0504-x (Résumé).
Voir aussi
Articles connexes
- Hydrophobie / Hydrophilie
- Effet hydrophobe /
- Surface superhydrophobe / Surface superhydrophile
- Omniphobe
- Effet lotus
- Polarité
- Molécule Amphipathique
- Surface nanotexturée
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Auteur: www.NiNa.Az
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Pour les articles homonymes voir Hydrophobie L hydrophobie du bas latin hydrophobia issu du grec ὑdrofoϐia hudrophobia de ὕdwr hudor eau et foϐos phobos action de chasser d effaroucher d effrayer caracterise les surfaces qui semblent repousser l eau Physique de repulsionEn realite il ne s agit pas d une reelle repulsion L eau etant une molecule polaire a une tres nette attirance preferentielle pour les autres molecules polaires ce qui va amener ces molecules a s assembler entre elles et former des billes qui semblent etre repoussees par les molecules non polaires molecules avec lesquelles elles n ont pas une aussi forte affinite Cependant ce phenomene de repulsion s explique plutot par le fait que ce sont les affinites entre les molecules polaires qui chassent les molecules qui n ont pas la meme affinite avec elle vers l exterieur de ces billes un peu de la meme facon que le gradient de pression de l eau chasse de son sein les corps moins denses qui n ont donc pas la capacite de generer en leur sein un gradient de pression aussi raide Ici les molecules non polaires sont chassees vers la surface des billes formees par les molecules polaires Goutte d eau sur la surface naturellement hydrophobe d une cuticule vegetale Gouttes d eau de pluie sur brins d herbe Goutte d eau sur feuille de lotus Hydrophobie sur un textile polyester Une goutte posee sur une surface solide et entouree par un gaz forme un angle de contact 8 caracteristique Si la surface solide est rugueuse le liquide est en contact intime avec les asperites la goutte est a l etat Wenzel Si le liquide repose sur le sommet des asperites il est dans l etat de Cassie Baxter Quand les molecules non polaires sont immergees dans une masse polaire sans surfaces proches vers lesquelles s echapper elles sont repoussees dans une direction preferentielle dependant de la gravitation Les molecules non polaires qui comme l huile dans l eau sont moins denses que les molecules polaires vont etre repoussees vers la surface alors que les molecules plus denses comme le mercure vont couler et que les molecules de densite similaire a celle du milieu polaire peuvent rester en suspension emulsion si leur concentration n est pas suffisante pour qu elles soient repoussees les unes vers les autres et former des billes de plus en plus grosses Ceci se traduit par la non solubilite des molecules apolaires dans le solvant polaire menant a une segregation du solute vis a vis du solvant ou inversement Des molecules comme les alcanes sont hydrophobes Il est egalement interessant de noter que dans les solvants polaires comme l eau de nombreux corps de la chimie minerale pour etre solubles doivent pouvoir s ioniser c est a dire se scinder en deux ions charges positivement et negativement qui vont se lier separement avec les molecules d eau Et si les attractions au sein de la molecule organique sont trop fortes pour que le solvant puisse l ioniser celle ci restera insoluble Chez les micro organismes les proprietes hydrophobes sont dues principalement a la presence d en proteines particulieres situees au niveau des membranes cellulaires Utilisations source source source source source source source source Gouttes sur une surface hydrophobe La propriete d hydrophobie est essentielle en biochimie et particulierement dans la chimie des cellules et des proteines et est recherchee ou au contraire combattue en chimie des materiaux et plus particulierement des revetements Des revetements hydrophobes sont apprecies pour certains usages Les recipients recouverts de teflon sont moins salissants et la nourriture n y adhere pas La selle des velos modernes est hydrophobe Ainsi a la difference de l epoque ou les selles etaient en cuir elles ne perdent pas en vieillissant leur capacite a ne pas s imbiber d eau ref necessaire La cire et l huile sont aussi hydrophobes Principes physico chimiquesLa solubilite d un compose dans un solvant depend de maniere generale des interactions qui existent entre ses molecules et celles du solvant Or un compose hydrophobe n a pas la capacite de creer des liaisons hydrogene avec les molecules d eau De plus il est egalement souvent apolaire ou de faible polarite ce qui signifie qu il ne peut exister d interaction electrostatique de type dipole permanent dipole permanent forces de Keesom entre ce compose et l eau Un compose hydrophobe est donc un compose qui ne peut pas interagir fortement au niveau moleculaire avec l eau Il est alors generalement plutot soluble dans les solvants organiques comme l acetone les hydrocarbures legers avec lesquels il peut developper des interactions de Van der Waals de type dipole induit dipole induit forces de London C est une caracteristique de beaucoup de plastiques qui sont impermeables a l eau mais detruits par d autres solvants Il a ete demontre grace a l analyse d une interface hydrophile hydrophobe soumise a un rayonnement synchrotron que celle ci est en fait constituee d un vide de 0 1 a 0 5 nanometres d epaisseur Les produits hydrophobes sont souvent lipophiles solubles dans les corps gras mais insolubles dans l eau Une substance hydrophobe n est pas necessairement pauvre en eau L eau seche par exemple une poudre blanche constituee de gouttelettes d eau enrobees d une pellicule de silice est hydrophobe alors qu elle contient 95 d eau Dans le solL impermeabilite des sols est dans la nature un phenomene beaucoup plus commun qu on ne le pensait autrefois certains sols naturels ou pollues sont anormalement hydrophobes en general a cause de la presence de matieres huileuses ou cireuses Il a ete constate en laboratoire que le comportement de ces sols changeait a l egard des metaux lourds en solution Dans un sol impermeable Cr Pb et Cu sont plus facilement adsorbes dans le sol que Zn Cd et Ni Or pour fertiliser les sols on peut les arroser avec des eaux grises recyclees technique courante dans le sud de l Australie Avant d irriguer de la sorte il est donc important de comprendre la capacite de sorption competitive du sol et sa capacite de retention des metaux lourds en considerant l origine geochimique du caractere hydrofuge ex cires deposees sur ou entre les particules du sol Notes et referencesAnatole Bailly 2020 Hugo Chavez Gerard Greco Andre Charbonnet Mark De Wilde Bernard Marechal amp contributeurs Le Bailly 2020 consulte le 28 decembre 2023 Anatole Bailly 2020 Hugo Chavez Gerard Greco Andre Charbonnet Mark De Wilde Bernard Marechal amp contributeurs Le Bailly 2020 consulte le 28 decembre 2023 en R J Doyle Mel Rosenberg Microbial cell surface hydrophobicity American Society for Microbiology 1990 p 87 a b c d et e en P J Li F Stagnitti X Xiong and P Li Competitive sorption of intermixed heavy metals in water repellent soil in Southern Australia Environmental Geology Volume 52 Number 4 685 690 2007 DOI 10 1007 s00254 006 0504 x Resume Voir aussiSur les autres projets Wikimedia Hydrophobie physique sur Wikimedia Commons Articles connexes Hydrophobie Hydrophilie Effet hydrophobe 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