Разница между гидрофобными и гидрофильными молекулами

Пропитка гидрофобизирующая для бетона – достоинства применения

Пропитка для бетона, предназначенная для поверхностной обработки, обладает комплексом серьезных достоинств:

• придает бетону водоотталкивающие свойства;
• препятствует коррозионному разрушению арматуры;
• позволяет сэкономить на грунтовках и покрытиях;
• предотвращает выход на поверхность солей и образование разводов;
• повышает устойчивость бетона к воздействию отрицательных температур;
• препятствует поверхностному загрязнению, не позволяет наносить рисунки;
• улучшает теплоизоляционные характеристики бетонного массива;
• не разрушается под воздействием температурных скачков и интенсивных осадков;
• способствует повышению прочностных свойств;
• затрудняет развитие микроорганизмов, не позволяя развиваться грибку и плесени;
• повышает период эксплуатации обработанных железобетонных конструкций;
• не теряет защитных свойств под воздействием ультрафиолетовых лучей;
• сохраняет паро- и воздухопроницаемость.

Гидрофобные добавки для бетона смешиваются с другими ингредиентами на этапе приготовления бетонной смеси и входят в структуру, обеспечивая водонепроницаемость

Повышенные эксплуатационные характеристики и особенности применения пропиточного состава делают его незаменимым для достижения требуемых свойств бетона. Профессиональные строители утверждают, что пропитка для бетона – надежное и проверенное средство. Благодаря неоспоримым достоинствам и простоте обработки бетона, пропитка популярна среди начинающих мастеров и профессионалов.

Гидрофобное покрытие. Что это такое?

В настоящее время обсуждение гидрофобного покрытия встречается практически на каждом форуме. Что же это за чудо такое всеми хваленое? Да все очень просто как оказалось. Гидрофобизатор представляет собой жидкость, после применения которой, поверхность отталкивает влагу, таким образом, создавая определенный защитный слой на практически любом предмете. Пользоваться этим веществом сможет каждый, так как продается оно либо в виде жидкости, либо в виде спрея. Чаще всего гидрофобизатор наносится:

1. на мобильные телефоны, планшеты – для защиты от следов пальцев, при разговоре во время дождя или снега на улице;
2. на строительные предметы – кирпич, бетон, гипс или камень – любая даже немного пористая поверхность пропускает воду. Попадая в материал, вода проникает во все щели, тем самым провоцируя набухания. А если осенью кирпичи или бетон сильно намокнут, то зимой эта вся влага замерзнет и начнет расширяться, приводя в негодность строительный материал. Зачастую это приводит к серьезным денежным тратам, так как приходится делать ремонт здания;
3. на стекла и кузов автомобиля – это уникальнейшее средство помогает автомобилистам не только держать свои машины в чистоте, а и помогает сохранить кузов от быстрой коррозии металла;
4. на витражах, окнах или витринах;
5. на керамической плитке;
6. на сантехнике;
7. на фасадах домов.

Главное, помните! При покупке антидождя внимательно читайте, для каких поверхностей он подходит.

Основное отличие — гидрофобные и гидрофильные молекулы

Вода является хорошо известным растворителем для растворения большинства известных нам соединений. Но все соединения в природе не смешиваются с водой. Вещества, которые могут смешиваться с водой, называются гидрофильными веществами; вещества, которые не могут смешиваться с водой, являются известными гидрофобными веществами. Это происходит в основном из-за полярности молекул воды. Неполярные соединения не могут растворяться в полярном растворителе. Здесь следует учитывать тот факт, что «подобное растворяет подобное». Полярные соединения могут растворяться в полярных растворителях. Неполярные соединения растворяются в неполярных растворителях. Поэтому гидрофильные вещества должны быть полярными, чтобы растворяться в воде. Основное различие между гидрофобными и гидрофильными молекулами заключается в том, что гидрофобные молекулы неполярные, тогда как гидрофильные молекулы полярные.

Ключевые области покрыты

1. Что такое гидрофобные молекулы      – Определение, свойства и примеры 2. Что такое гидрофильные молекулы      — Определение, свойства и примеры3. В чем разница между гидрофобными и гидрофильными молекулами      — Сравнение основных различий

Ключевые слова: гидрофильные, гидрофильные, гидрофобные, гидрофобные, неполярные, полярные, водные

Гидрофобные пропитки

На строительном рынке имеется широчайший ассортимент водоотталкивающих пропиток. Влагопоглощающие материалы подразделяются на два типа:

• узконаправленные;
• многофункциональные.

К первому типу относятся влагопоглощающие материалы, которые надежно защищают поверхность дерева от влаги, и сохраняются целостность древесины. Данное гидрофобное средство является самостоятельным материалом. Его можно также внедрять в специально предназначенные биогрунтовки. Перед нанесением узконаправленного средства необходимо предварительно поверхность древесины подготовить, а именно высушить. После просушки можно приступать к покраске.

Ко второму типу относятся влагопоглощающие материалы, которые имеют дополнительные функции. Данный тип сможет сохранить ваши денежные средства и время. Рассмотрим разновидности многофункциональных пропиток:

• Пропитки (влагопоглощающие материалы), которые имеют тонирующие характеристики. В составе данного материала имеются специальные пигменты цвета. Благодаря такой пропитке, провести обработку древесины можно за короткий промежуток времени. Также обрабатываемый материал приобретет более привлекательный и эстетичный внешний вид. Окрас древесины приобретает особенную насыщенность. Данные гидрофобизаторы используют для внутренних комнат помещения.
• Пропитки (влагопоглощающие материалы), которые имеют усиленную защиту. Внутри данного гидрофобизатора содержатся вещества, которые являются активными. Пропитка создает препятствие для развития плесени или грибка. Данный материал, наоборот, предназначается для внешних монтажных работ. Также раствор имеет бесцветную структуру.
• Гидрофобизаторы, которые имеют отличную защиту от огня. Данный вид пропитки не только защищает поверхность от влаги, а также от воздействия высоких температур. Данный гидрофобный материал придает обрабатываемому материалу огнеупорные характеристики. Огнеупорную, водостойкую пропитку необходимо заменять каждые пять лет. В составе огнеупорного гидрофобизатора находятся вещества, которые являются экологически чистыми и не несут какого-либо вреда для организма человека.

Перед покупкой гидрофобизатора соблюдайте следующие нюансы:

• определите цель, для которой будет использоваться раствор;
• необходимо ознакомиться с характеристиками материала;
• понять должен ли гидрофобизатор обладать тонирующими качествами.

Помните, на один квадратный метр тратить 400 миллилитров пропитки. Также может использоваться гидропароизоляционная пленка. На поверхность также может наноситься водоотталкивающая краска. Гидрофобное покрытие своими руками можно сделать в домашних условиях. Для вашего помещения вода не будет страшна!

Гидрофобный эффект с точки зрения статистической физики

Итак, зная Второй закон, мы понимаем, почему чашка чая на столе обязательно остынет до комнатной температуры, но никогда сама по себе не нагреется вновь, отобрав тепло у воздуха в кухне. (Если нет — то надо обязательно прочитать книгу Эткинса .) Но применимы ли те же самые рассуждения для объяснения, например, несмешиваемости воды и масла? Ведь Второй закон стремится «все уровнять», а вода с маслом, наоборот, отказываются растворяться друг в друге (рис. 2а).

Рисунок 2. Иллюстрация гидрофобного эффекта. а — Гидрофобный эффект (а по сути, Второй закон термодинамики) заставляет воду «отталкивать» неполярные молекулы (такие как масло) и уменьшать площадь контакта с ними. Из-за этого много маленьких капелек масла в воде в конечном итоге обязательно сольются вместе и образуют слой. б — Образование упорядоченного («льдистого») слоя молекул воды вблизи гидрофобной поверхности необходимо, чтобы молекулы воды могли формировать водородные связи друг с другом. Но это приводит к падению энтропии, невыгодному в связи со Вторым законом. в — Естественная возможность увеличить энтропию — снизить площадь контакта гидрофобных молекул с водой, что и происходит при агрегации нескольких неполярных молекул между собой. В случае амфифильных молекул появляется самоорганизация и формирование довольно сложных надмолекулярных структур, таких как мицеллы, бислои и везикулы (см. рис. 3).

(б и в)

И впрямь, если рассматривать только масло, то покажется, что термодинамика не работает: растворение масляной пленки в толще жидкости явно увеличило бы энтропию по сравнению с монослоем. Но все знают, что на самом-то деле происходит все наоборот: даже если воду с маслом встряхнуть, эмульсия через какое-то время распадется, и масло опять образует пленку, покинув водную фазу.

Дело в том, что вода в этом примере — равноправный участник рассматриваемой системы, и ее ни в коем случае нельзя упускать из виду. Как известно, свойства воды (даже ее жидкое состояние в нормальных условиях) обусловлены способностью образовывать водородные связи. Каждая молекула воды может формировать до четырех связей с «соседками», но для этого вода должна находиться «в воде». В случае присутствия в воде неполярной поверхности, примыкающие к ней молекулы перестают чувствовать себя «свободно»: для того, чтобы сформировать желаемые водородные связи, этим молекулам приходится ориентироваться строго определенным образом, формируя «льдистую» оболочку (рис. 2б) вокруг гидрофобного объекта. Это вынужденное упорядочивание характерно существенным падением энтропии системы масло—вода, что и вынуждает гидрофобные молекулы агрегировать между собой, уменьшая площадь контакта с полярной средой, а значит, и невыгодное снижение энтропийного фактора . Фактически, это вода заставляет масло сливаться в одну большую каплю или пятно, реализуя диалектический принцип «подобное к подобному».

Что такое гидрофильные молекулы?

Гидрофильные молекулы — это молекулы, которые могут растворяться в воде. То есть гидрофильные молекулы притягивают молекулы воды. Гидрофильный характер молекулы может быть описан как ее гидрофильность. Гидрофильные молекулы являются полярными молекулами. Молекулы воды являются полярными молекулами, что позволяет полярным молекулам растворяться в воде. Эти гидрофильные молекулы называются гидрофилы. 

Рисунок 1: Формирование мицелл. Здесь гидрофильная часть направлена ​​наружу, потому что гидрофильная часть притягивает воду.

Гидрофильные молекулы могут образовывать химические связи с молекулами воды. Если эти гидрофильные молекулы состоят из О-Н, N-Н-подобных связей, они могут образовывать водородные связи с молекулами воды и затем смешиваться с водой. Согласно термодинамическим соотношениям,

 ΔG = ΔH — TΔS

Энтропия системы увеличивается за счет смешивания гидрофильных молекул с водой, и тогда изменение энтропии ΔS является положительным значением. Поскольку между гидрофилами и молекулами воды образуются новые связи, это смешение является экзотермическим. Тогда изменение энтальпии является отрицательным значением. Следовательно, свободная энергия Гиббса является отрицательной величиной, указывающей на то, что перемешивание является спонтанным.

Гидрофильность гидрофилов определяет, насколько хорошо эти молекулы будут растворяться в воде. Полярность молекул возникает из-за различий между значениями электроотрицательности атомов в химических связях. Чем выше разница, тем выше полярность; затем, чем выше гидрофильность.

Гидрофобное определение

Гидрофобный буквально означает «боязнь воды». Гидрофобные молекулы и поверхности отталкивают воду. Гидрофобные жидкости, такие как масло, будут отделяться от воды. Гидрофобные молекулы обычно неполярные, то есть атомы, которые делают молекула не создавайте статическое электрическое поле. В полярных молекулах эти противоположные области электрической энергии притягиваются к молекулам воды. Без противоположных электрических зарядов на молекулах вода не может образовывать водородные связи с молекулами. Молекулы воды затем образуют больше водородных связей друг с другом, и неполярные молекулы собираются вместе.

Гидрофобный эффект вызван слипанием неполярных молекул. Большие макромолекулы могут иметь гидрофобные участки, которые будут складывать молекулу, чтобы они могли быть близко друг к другу, подальше от воды. Многие аминокислоты белки гидрофобны, помогая белкам приобретать сложные формы. Гидрофобный эффект распространяется на организмы, так как многие гидрофобные молекулы на поверхности организмов помогают им регулировать количество воды и питательных веществ в их системах.

«Вглубь» гидрофобного эффекта

Однако в субмолекулярных масштабах гидрофобный эффект проявляется иначе, нежели в случае протяженной неполярной поверхности или целой ложки масла: по-видимому, кластер гидрофобных частиц будет стабильным, только если его размер превышает пороговое значение (≈1 нм); иначе он будет разрушен тепловым движением молекул . Моделирование молекулярной динамики (МД ) показывает различие в структуре «чистой» воды и воды вблизи маленькой (<1 нм) и большой (>>1 нм) гидрофобных частиц. Если в первых двух случаях каждая молекула воды может образовывать до четырех водородных связей, то в случае крупной гидрофобной частицы такая возможность отсутствует, и молекулам воды приходится выстраиваться в «льдистую» оболочку вокруг этой частицы (рисунки 2б и 4).

Рисунок 4. Различная конфигурация молекул воды вблизи маленькой (а) и большой (б) гидрофобных частиц (в обоих случаях изображены красными сферами). Согласно данным МД, частицы размером менее 1 нм могут быть легко окружены водой без ограничения ее «свободы» и способности образования водородных связей. В случае более крупных частиц, чтобы образовать водородную связь, пограничной молекуле воды приходится особым образом ориентироваться относительно гидрофобной поверхности, что приводит к упорядочиванию целого водяного слоя (или нескольких) и снижению энтропии растворителя. При этом среднее число водородных связей на молекулу воды уменьшается до трех. Интересно, что здесь меняется и характер зависимости энергии сольватации частицы от ее размера: до 1 нм энергия зависит от объема частицы, а выше этого порога — от площади ее поверхности.

Этот же «пороговый размер» был подтвержден и в эксперименте по определению вклада гидрофобного эффекта в сворачивание полимерной цепочки в зависимости от размера боковой группы мономера и температуры. Регистрация свободной энергии сольватации осуществлялась с помощью атомно-силового микроскопа, «расплетавшего» полимерную молекулу по одному звену за шаг . Интересно, что пограничное значение 1 нм примерно совпадает с размером крупных боковых цепей аминокислотных остатков, определяющих фолдинг молекулы белка.

Поскольку гидрофобный эффект носит энтропийный характер, его роль в различных процессах (то есть, вклад в свободную энергию) зависит от температуры. Любопытно, что этот вклад максимален именно в нормальных условиях — при тех же температуре и давлении, при которых в основном существует жизнь. (В этих же условиях и основной биологический растворитель — вода — находится вблизи равновесия между жидкостью и паром.) Это подталкивает к мысли, что жизнь намеренно «выбирает» условия существования, близкие к фазовым переходам и точкам равновесия: видимо, это обеспечивает возможность особенно надежного контроля и тонкого управления такими, казалось бы, «инертными» вещами, как структура мембран и белковых молекул.

Рисунок 5. Динамика ближайших слоев растворителя играет важную роль во взаимодействии фермент—субстрат. Пример цинковой металлопротеиназы (фермент показан серым, ион цинка — желтым), ее субстрата и растворителя (подвижность молекулы воды изображена цветом). Слева: динамика свободного фермента показывает наличие в активном сайте «связанной» воды. В центре: субстрат на ранних стадиях взаимодействия с ферментом (когда он еще не занимает сайт связывания) уже создает собственную сферу связанной воды. Справа: специфическое взаимодействие фермент—субстрат образует характерную картину подвижности молекул растворителя.

Условия, необходимые для эффективной гидрофобизации обрабатываемой поверхности силиконовыми материалами различного типа

• Тип 1. Необходимо наличие углекислого газа и воды для переводя основного вещества в активную форму. Побочный продукт протекающих процессов — карбонат (или гидрокарбонат) щелочного металла, остающийся в порах материала. Образует защитное покрытие как «подшиваясь» на материал, так и в результате взаимодействия молекул СГ между собой.

• Тип 2. Необходимо наличие паров воды для перевода основного вещества в активную форму. Побочный продукт химической реакции — пары спирта, улетучивающиеся через поры материала. Образует защитное покрытие как «подшиваясь» на материал, так и в результате взаимодействия молекул СГ между собой.

• Тип 3. Наиболее универсален. Проявляет максимальную активность при наличии в обрабатываемом материале гидроксильных групп (-ОН), которые присутствуют практически во всех строительных материалах. Образует защитное покрытие, «подшиваясь» на материал. Побочный продукт — крайне незначительное количество газообразного водорода, быстро улетучивающееся через поры материала.

• Тип 4. Для перевода основного вещества в активную форму необходимо присутствие специализированнх катализаторов и паров воды. Состав побочных продуктов зависит от типа используемого катализатора. Образует защитное покрытие как «подшиваясь» на материал, так и в результате взаимодействия молекул СГ между собой.

Какие гидрофильные крема можно купить

Сейчас в магазинам продаются защитные крема гидрофильного действия различных производителей. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся:

Гидрофильный крем «Барьер»

Содержит экстракт зверобоя. Объем тубы 100 мм.

Способ применения: необходимое количество крема нанести на чистую, сухую кожу открытых участков тела. Использовать перед началом работы и после каждого мытья рук.

Защитный крем «Элен»

Защитный крем состоит из естественных сырьевых составляющих с добавлением комплекса мягких эмульгаторов. Неорганические адсорбенты в составе продукта способствуют образования на поверхности кожи защитного дышащего слоя, который надежно оберегает руки от влияния нерастворимых в воде химических соединений. Объем — 100 мл. PH7.

Крем «Серволин»

Объем 200 мл. Бренд Армакон. В состав входят компоненты, ухаживающие за кожей (витамин Е, кератин, аллантоин).
Гипоаллергенный: максимально снижен риск возникновения аллергических реакций. Подтверждено клинически.
Не содержит красителей, силиконов, парабенов, формальдегид-производных.

Комплекс Armakon Protecto Longis образует газопроницаемый защитный барьер высокой прочности, который препятствует проникновению водонерастворимых веществ к поверхности кожи и уменьшает адгезию загрязнителей с кожей.

Крем защитный «Eco Line»

Крем обеспечивает эффективную защиту кожи за счет образования стойкого защитного слоя, позволяющего сохранять естественный газообмен и совершенно не ощутимого на поверхности кожи.

Состав:Aqua, Helianthus Annus (Sunflower) Seed Oil,Stearic Acid, Cetearyl Alcohol, Ceteareth-6 &
Stearyl Alcohol, PEG-40 Hydrogenated Castor Oil, Kaolin, Beeswax, Propylen Glycol, Ceteareth-25, Glyceryl
Stearate, Allantoin, Parfum, Phenoxyethanol, Methylparaben, Ethylparaben, Butylparaben, Propylparaben,
Isobutylparaben,Citric Acid, Triethanolamine, Methylisothiazolinone, Benzisothiazolinone, BHT.
Не содержит силикон!
Расход средства 0,5 – 1 мл на одно применение.

Цены на гидрофильные крема начинаются от 36 рублей за тубу 100 мл.

Что такое гидрофобный бетон

Устойчивый к воздействию влаги бетон представляет собой особый вид строительного материала с загерметизированными порами и капиллярными каналами. Отсутствие полостей, способствующих проникновению вглубь массива влаги, повышает влагостойкость бетона. На лексиконе профессиональных строителей, материал, обработанный специальными пропитками (гидрофобизаторами), называется гидрофобным.

Бетон (даже непористой структуры) всегда имеет небольшое количество микроскопических пор и трещин

Он характеризуется:

• увеличенным удельным весом;
• повышенной стойкостью к поверхностному воздействию влаги;
• устойчивостью к проникновению грунтовых вод и осадков вглубь массива.

Согласно требованиям государственного стандарта, различные виды бетона по способности противостоять проникновению влаги делятся на классы. Нормативный документ предусматривает классификацию бетона буквенно-цифровым индексом, включающим заглавную латинскую букву W и четную цифру от двух до двадцати. Цифровой показатель характеризует давление водяного столба, которое способен воспринимать бетонный массив.

Как внешне выглядит гидрофобный бетон

С увеличением цифрового значения возрастают гидрофобные свойства, что сказывается на стоимости материала. Водостойкость бетона определяет область использования материала:

• в частном домостроении применяется стройматериал с маркировкой W4, W6. Наиболее популярен бетон с маркировкой W6. Он используется, когда осуществляется строительство домов, бани, сауны и бассейна;
• материал с уровнем влагостойкости W8 обладает высокой водопроницаемостью, однако требует дополнительной гидроизоляционной защиты. Он широко применяется при бетонировании фундаментных оснований;
• близкое расположение водоносных слоев требует применения составов с повышенным уровнем влагостойкости W10–W12. Они используются также для фасадного оштукатуривания стен зданий;
• бетонные растворы марки W14–W20 самые дорогие. Они отличаются повышенной водонепроницаемостью, используются для постройки объектов гидротехнического назначения.

Наиболее популярные гидрофобизаторы

Рассмотрим водоотталкивающие средства гидрофобного действия. Водонепроницаемая пропитка имеет две классификации:

Может быть интересно

• поверхностное действие;
• действие для создания объема.

Гидрофобизатор первой классификации наносится на поверхность при помощи кисти валика или пульверизатора. Гидрофобизатор второй классификации заливается в отверстия, которые были заранее подготовлены.

Наилучшим вариантом является именно гидрофобизатор объемного действия, так как полученный результат сохраняется на огромный период времени. Результат использования гидрофобизатора поверхностного действия сохраняется на двадцать лет – это значительно меньше.

Наиболее известные и распространенные средства:

• «Контраквин». Отличительная особенность данного средства – это то, что оно продается в качестве порошка. Данный порошок необходимо разводить с помощью воды. Соотношение – 1:5. Также по желанию можно добавить пигменты разных цветовых оттенков.
• «Монолит Гидро». Данный непромокаемый материал также нужно разводить с водой. Необходимо соблюдаться то же самое соотношение, что и с «Контраквином». Данное средство добавляет в смесь цемента.
• «Монолит 20М». Данный раствор после ее нанесения на поверхность создает тонкий слой защиты. «Монолит 20М» проникает в капилляры поверхности, тем самым повышается ее прочность и устойчивость.
• «Экодел». Данный материал позволяет сократить потери тепла. «Экодел» можно применять для двух видов монтажных работ: внутренней и внешней отделки.
• «AquaTop». Данный раствор имеет отличительную особенность: проникая в капилляры поверхности материала, он выталкивает оттуда воду, а затем самостоятельно испаряется. Благодаря этому образуется отличный слой защиты.
• «Кристаллизол». Данный тип гидрофобизатора отличается тем, что его можно наносить на абсолютно любую поверхность, даже на ту, которая сложную текстуру.

Также существует спрей. Спрей образует защитную пленку (защита от влаги). Спрей состоит из двух компонентов. Данный материал (спрей) защищает поверхность от влаги и грязи.

Когда необходимы гидрофобизаторы?

Водоотталкивающие свойства повышают срок службы и внешний вид материалов. По этой причине обработка гидрофобизаторами рекомендуется практически в каждом случае, где возможен контакт с водой. Внешние стены, дорожки, асфальт, кровля, фундамент — все эти элементы, так или иначе, нуждаются в гидрофобизации.

Особенное внимание обработке следует уделить тем застройщикам, которые работают в регионах с влажным климатом. Это могут быть южные регионы, а также такие области, как Ленинградская, Псковская, Новгородская, Республика Карелия, приморские регионы

Наличие влажных лесов и крупных водоемов также требует применения специальных водоотталкивающих средств.

Кроме того, гидрофобизатор — цена которого невелика — следует применять в регионах с выраженной сменой сезонов года. Континентальный климат нашей страны предполагает повсеместное использование таких средств. Дело в том, что влага, впитавшаяся в материал, замерзает зимой и расширяется, тем самым повреждая его структуру с образованием микротрещин.

Возможно, Вам будет интересно узнать о применении бетоноконтактных грунтов

Особенности бетоноконтактных грунтов

Гидрофобизатор для бетона купить намного проще и дешевле, чем впоследствии ремонтировать или строить заново цоколь, фундамент или стены дома. Гидрофобизаторы для бетона цена которых не превышает 600 – 700 рублей за пятилитровую канистру позволяют значительно продлить срок службы наиболее ответственных строительных узлов. Подумайте сами, стоит ил экономить на подобных средствах?