疏水缔合英文解释翻译、疏水缔合的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 hydrophobic association
分词翻译:
疏水的英语翻译:
【化】 drain(age)
缔合的英语翻译:
【化】 association; association reaction
【医】 association
专业解析
疏水缔合 (Hydrophobic Association) 是一个在物理化学、高分子科学和生物化学领域至关重要的概念,描述的是非极性分子或分子中的非极性部分(疏水基团)在水性环境中倾向于相互聚集、结合的现象。其核心在于水分子对非极性物质的排斥作用(疏水效应)驱动了疏水基团之间的吸引力。
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术语定义与核心机制 (Term Definition & Core Mechanism)
- “疏水” (Hydrophobic): 字面意为“憎水”或“恐水”。在化学语境下,指分子或分子基团缺乏极性,无法与水分子形成有效的氢键或其他强相互作用,因此不易溶于水或被水排斥。常见的疏水基团包括长链烷烃(如 -CH₃, -CH₂-)、芳香环等。
- “缔合” (Association): 指分子或分子片段之间通过非共价键(非化学键)相互吸引、聚集、结合形成更大结构单元的过程。
- “疏水缔合” (Hydrophobic Association): 因此,疏水缔合特指在水性环境中,疏水分子或疏水基团为了最小化与水环境的接触面积,降低系统自由能,而自发地相互靠近、聚集、结合的过程。其驱动力主要是疏水效应 (Hydrophobic Effect)。当疏水基团聚集在一起时,它们周围需要维持的、高度有序的“笼状”水分子结构(冰山结构)会减少,导致系统的熵增加,这是一个热力学自发的过程。
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分子层面的解释 (Molecular-Level Explanation)
- 当疏水物质(如油滴或分子中的烷基链)被放入水中时,水分子会在其周围形成高度有序的氢键网络(类似于笼子或冰山结构)。这种有序状态降低了系统的熵(混乱度)。
- 当多个疏水基团相互靠近、聚集时,它们合并了各自的疏水界面。这意味着总的疏水表面积减小,周围需要维持高度有序结构的水分子数量也随之减少。
- 这些被“释放”出来的水分子恢复了更大的运动自由度,系统的熵显著增加。熵增是疏水缔合自发进行的主要驱动力(尽管焓变可能接近零或略有贡献) 。
- 因此,疏水缔合本质上是一种熵驱动的过程,目的是最小化疏水表面与水环境的接触。
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重要性与应用 (Significance and Applications) 疏水缔合现象在自然界和工业技术中无处不在:
- 生物大分子结构与功能 (Biological Macromolecules): 蛋白质的折叠、细胞膜(磷脂双分子层)的形成、DNA双螺旋结构的稳定等,都极大地依赖于分子内或分子间的疏水缔合作用。疏水核心的形成为生物大分子提供了稳定的三维结构和特定的功能活性位点。
- 高分子材料 (Polymeric Materials): 在合成高分子领域,设计含有少量疏水基团(如长链烷基)的亲水性聚合物(如聚丙烯酰胺衍生物)可以制备疏水缔合聚合物 (Hydrophobically Associating Polymers)。在水溶液中,这些聚合物的疏水基团会发生分子内或分子间的缔合,形成动态物理交联网络,赋予溶液独特的流变性能(如显著的剪切增稠性和良好的粘弹性),广泛应用于石油开采(驱油剂、压裂液)、涂料、水处理等领域。
- 胶束与自组装 (Micelles and Self-Assembly): 表面活性剂分子在水中会自发形成胶束,其疏水尾向内聚集、亲水头朝外与水接触,这是疏水缔合的典型例子。类似的自组装过程也见于脂质体、囊泡等纳米结构的形成。
- 分子识别与药物传递 (Molecular Recognition and Drug Delivery): 疏水相互作用在药物与靶标蛋白的结合、药物载体对疏水性药物的包载等方面扮演关键角色。
参考文献 (References):
- International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) - Compendium of Chemical Terminology (Gold Book) - Hydrophobic Effect Definition: https://goldbook.iupac.org/terms/view/H02896 (Provides the authoritative definition of the underlying force).
- Khan Academy - Chemistry Library - Hydrophobic and hydrophilic interactions: https://www.khanacademy.org/science/biology/water-acids-and-bases/hydrogen-bonding-in-water/a/hydrophilic-and-hydrophobic (Explains the basic concepts of hydrophobicity and the hydrophobic effect clearly).
- Nature Education - Scitable - The Hydrophobic Effect: A Key Driver in Protein Folding: https://www.nature.com/scitable/topicpage/the-hydrophobic-effect-a-key-driver-in-141226862/ (Discusses the critical role of hydrophobic association in protein folding and stability).
- ScienceDirect - Journal of Petroleum Science and Engineering - Review on the applications and developments of hydrophobically associating polymers in oilfield: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092041052200000X (Provides a technical review on the application of hydrophobic association polymers in petroleum engineering, highlighting their mechanism). (Note: This is an example of a specific review article; searching "hydrophobic association polymer" on ScienceDirect yields many relevant papers).
网络扩展解释
疏水缔合是一种分子间的物理作用现象,指疏水基团在水溶液中因排斥水分子而相互聚集的过程。其核心机制和特点如下:
一、定义与机制
疏水缔合指水溶液中的疏水基团(如长碳链、芳香族基团)因憎水效应发生自聚集的现象。这种作用通过两种形式表现:
- 分子内缔合:同一聚合物链上的疏水基团聚集,导致分子链收缩;
- 分子间缔合:不同分子链的疏水基团相互连接,形成三维网状结构。
二、关键特性
- 动态可逆性:缔合过程受溶液极性、温度等因素影响,可随环境变化解离或重组。
- 抗盐增粘性:盐离子增加溶液极性,反而增强疏水缔合作用,使聚合物在盐溶液中粘度显著提升。
- 浓度依赖性:存在临界缔合浓度,低于该浓度以分子内缔合为主,高于时则以分子间缔合主导。
三、应用领域
- 石油开采:用于三次采油的驱油剂,通过增大流体力学体积控制流度,提高原油采收率。
- 化工增稠:作为增稠剂应用于涂料、日化等领域,通过三维网状结构实现空间排阻效应。
示例说明
在疏水缔合聚合物(如丙烯酰胺类共聚物)中,疏水基团占比仅2%-5%即可显著改变溶液流变性。例如,在盐水中,聚合物链的疏水缔合作用增强,能有效抵抗盐对粘度的破坏,这一特性使其成为海上油田驱油的理想材料。
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