Сергей Белопухов - Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие

Гетерополимер.Полимер, состоящий из разных мономеров. Пример: нуклеиновые кислоты.

Гетерополимерный белок.Белок, образованный из нескольких полипептидных цепей разных типов, т. е. различающихся по последовательности аминокислот (гетеродимер, гетеротетрамер и т. д.).

Гетероструктура.Комбинация нескольких гетеропереходов (контакт двух разных полупроводников), используемая для создания потенциальных ям для электронов и дырок в слоистых полупроводниковых структурах и применяемая в полупроводниковых лазерах и светоизлучающих диодах.

Гидратация.Химическая реакция между веществом (ионами или молекулами) и водой.

Пример 1. Гидролиз солей:

СН 3СООNH 4+ H 2O = CH 3COOH + NH 4OH

Пример 2. Гидратация непредельных углеводородов, например, получение этилового спирта из этилена:

СН 2=СН 2+ Н 2О = СН 3—СН 2—ОН

Гидратная оболочка.Ориентированные относительно иона в растворе молекулы воды. Толщина гидратной оболочки зависит от концентрации раствора, от температуры и от радиуса гидратируемого иона.

Гидраты.Соединения вещества с водой, имеющие постоянный или переменный состав и образующиеся в результате процесса гидратации. Примеры: медный купорос – CuSO 4⋅5H 2O, гипс – CaSO 4⋅2H 2O.

Гидрозоль.Свободнодисперсная коллоидная система, в которой твердые частицы размером 10 –5–10 –7см распределены в водной среде. Методы получения гидрозолей, как правило, основаны на образовании малорастворимых соединений с помощью химических реакций восстановления, окисления, гидролиза, обмена и других, например:

2HAuCl 4+ 3H 2O 2→ 2Au ↓ + 8HCl + 3O 2

Na 2SiO 3+ H 2SO 4→ H 2SiO 3↓ + Na 2SO 4

2H 2S + SO 2→ 2H 2O + 3S ↓

AgNO 3+ KJ → AgJ ↓ + KNO 3

Гидроксиапатитная хроматография.Метод отделения двухцепочечной ДНК или ДНК/РНК-гибридной молекулы от одноцепочечной ДНК: колонки заполняются гидроксиапатитом, связывающим нуклеиновые кислоты путем электростатического взаимодействия между остатками кальция и фосфатными группами полинуклеотидов. При этом одноцепочечные нуклеиновые кислоты связываются относительно слабо и элюируют из колонки при более низкой концентрации фосфатов, чем двунитчатые молекулы. Этот метод используется также для приготовления радиоактивно меченых кДНК-зондов.

Гидролиз.Каталитическое расщепление макромолекул или полимеров на составляющие единицы с включением элементов воды. Продуктами гидролиза белков являются аминокислоты, углеводов – моно- и дисахариды, нуклеиновых кислот – нуклеотиды, жиров – глицерин и жирные кислоты.

Гидролизат.Раствор, образующийся при химическом или энзиматическом гидролизе полимера, клеточного экстракта и т. д. Гидролизат используют при анализе химического состава макромолекул и полимеров, а также как источник питательных веществ: например, дрожжевые гидролизаты служат источником витаминов и аминокислот.

Гидролиз солей.Химическая реакция взаимодействия ионов соли и воды, приводящая к образованию слабого электролита. Гидролиз солей может быть обратимым или необратимым, одноступенчатым или многоступенчатым. Различают три типа обратимого гидролиза:

1) соль образована сильным основанием и слабой кислотой (K 2S, Na 2CO 3, Li 2SO 3….). Гидролиз идет по аниону, реакция среды – щелочная, так как продуктом реакции являются гидроксид-ионы.

Пример: гидролиз Na 2CO 3. Гидролиз идет по аниону, следовательно:

CO 3 2–+ HOH = HCO 3 —+ OH —– сокращенное ионное уравнение гидролиза;

Na 2CO 3+ H 2O = NaHCO 3+ NaOH – молекулярное уравнение гидролиза.

2) соль образована слабым основанием и сильной кислотой (CuSO 4, Fe (NO 3) 2, АlСl 3…). Гидролиз идет по катиону, реакция среды – кислая, так как в результате реакции образуются катионы водорода.

Пример: гидролиз СuSO 4. Сокращенное ионное уравнение гидролиза:

Cu 2++ HOH = CuOH ++ H +

Молекулярное уравнение гидролиза:

2CuSO 4+ 2H 2O = (CuOH) 2SO 4+ H 2SO 4

3) соль образована слабым основанием и слабой кислотой ((NH 4) 2CO 3, CH 3COONH 4, Al 2S 3…). Гидролиз идет до конца с образованием исходной кислоты и исходного основания. Реакция среды близкая к нейтральной и зависит от констант диссоциации кислоты и основания.

Пример: гидролиз ацетата аммония.

CH 3COONH 4+ H 2O = CH 3COOH + NH 4OH

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (NaCl, KNO 3, K 2SO 4), гидролизу не подвергаются, реакция среды – нейтральная.

NaCl + H 2O – гидролиз не идет, происходит только растворение соли в воде и гидратация ионов.

Гидрофилия.Высокая степень сродства молекул или функциональных групп в молекулах (карбоксильная – СООН и гидроксильная – ОН группы, аминогруппа – NН 2и т. д.) к воде, что обеспечивает их хорошую растворимость (гидрофильные соединения).

Гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ).Соотношение между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными (от греч. lipos – жир) свойствами углеводородного радикала (его размером), характеризуется числами ГЛБ. Числа ГЛБ определяются путем сравнения способности различных ПАВ к мицеллообразованию, стабилизации эмульсий и др.

Гидрофильность.Характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия поверхности тел с водой.

Гидрофильные группы.Группы – ОН, – СООН, – NH 2и ряд других, несущие избыточный электрический заряд. Такие группы способны притягивать к себе полярные молекулы воды.

Гидрофобность.Характеристика плохой смачиваемости поверхности тел водой.

Гидрофобные взаимодействия.Связывание неполярных групп растворенных веществ друг с другом в водных системах, обусловленное стремлением молекул окружающей воды достичь наиболее термодинамически стабильного состояния. Неполярные молекулы и части молекул (например, углеводородные цепи) в таком полярном растворителе, как вода, прочно удерживаются вместе. Это обусловлено тем, что они не взаимодействуют с молекулами воды. Поэтому неполярные молекулы или их части нерастворимы в воде, т. е. гидрофобны. В водном растворе нековалентные связи (ионные, водородные и гидрофобные) примерно в 100 раз слабее ковалентных. В совокупности эти связи определяют структуру макромолекул и, как следствие, их функции. Гидрофобное взаимодействие участвует в формировании третичной структуры белков и обеспечивает молекулярное распознавание в некоторых супрамолекулярных комплексах «гость – хозяин». Оно проявляется также при образовании мицелл и других структур в растворах поверхностно-активных веществ.

Гидрофобные группы.Неполярные углеводородные радикалы, не способные притягивать молекулы воды, но зато притягивающие молекулы неполярных жидкостей, например бензола, толуола и т. д. Взаимодействия, обусловленные гидрофобными радикалами, очень важны для поддержания структуры молекул многих веществ. Так, например, они поддерживают третичную структуру белка.