Hydratation et effet hydrophobe.

[wolfgangouille]

Bonjour a tous, je tiens a m'excuser d'avance pour l'absence d'accent dans ce post =/

J'essaie de bien comprendre l'effet hydrophobe, car ce n'est pas si trivial. On parle d'effet entropique, mais c'est toujours vague (enfin le principe est simple, mais niveau formalisme...)
Donc pour resumer, les molecules d'eau etablissent une cage d'hydratation autour des molecules hydrophobes. La diminution des degres de liberte des molecules d'eau dans ces cages diminue l'entropie du systeme. Par consequent, la coalescence des molecules hydrophobes, qui diminue la surface ordonnee des molecules d'eau, augmente l'entropie du systeme, ce qui est favorable (delta G = delta H - T delta S !).

Cela dit, j'ai toujours du mal avec l'entropie qui met en jeu le nombre d'etat possible d'un objet, j'ai du mal a le rattacher a l'energie. Du coups j'essaie autrement : dans la cage d'hydratation, les molecules d'eau etablissent plus de liaisons hydrogenes que dans l'eau autour. Mais voila, en partant du principe qu'une liaison H diminue l'energie du systeme, les molecules d'eau dans la cage sont d'energie plus basse que celles autour et leur relargage lors de la coalescence va donc augmenter leur energie, donc la coalescence serait defavorable (delta G positif), ce qui est absurde.

Une idee pour m'en sortir ?
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[mach3]

dans la cage d'hydratation, les molecules d'eau etablissent plus de liaisons hydrogenes que dans l'eau autour.

non, justement, il y en a moins que si il n'y avait pas de molécule hydrophobe: sa présence crée des liaisons pendantes (non satisfaites) ou contrariées (l'angle n'est pas au minimum d'énergie), ce qui augmente l'énergie du système.

m@ch3

[wolfgangouille]

Ahh, justement au début, je suis parti de ce principe, mais après j'ai trouvé ça : je trouve plus l'extrait du livre lol
Mais ça disait que dans les clathrates, les molécules d'eau forment 4 liaisons hydrogènes et 3.5 dans l'eau autour. Ceci était illustré avec une magnifique figure de clathrate ou les molécules d'eau n'établissaient PAS 4 liaisons lol, ce qui m'a amené a pensé que les molécules d'eau du clathrate établissent des liaisons H aussi avec l'eau environnante, liaisons qui auraient été absentes du dessin, mais qui sont bien importante.

[wolfgangouille]

Et donc pour revenir à mon projet (dynamique moléculaire sur HpC ), si je connais la différence d'énergie entre une molécule d'eau dans un clathrate et en dehors, ainsi que le nombre de molécule d'eau par unité de surface de clathrate, je peux connaitre la variation d'énergie libre de coalescence due à l'effet hydrophobe si je connais la surface accessible au solvant des molécules hydrophobes et celle du complexe après coalescence?

C'est mega interessant tout ça!

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

Ahh, justement au début, je suis parti de ce principe, mais après j'ai trouvé ça : je trouve plus l'extrait du livre lol
Mais ça disait que dans les clathrates, les molécules d'eau forment 4 liaisons hydrogènes et 3.5 dans l'eau autour.

oui mais pour un clathrate, il n'y a qu'une et une seule molécule hydrophobe encagée, et c'est stable (pas de coalescence), de plus c'est un solide cristallin. Je suppose que dans le bouquin ils parlent de la structure cristalline de ce clathrate. C'est donc différent de la coalescence de microgoutelletes de molécules hydrophobes.

m@ch3

[wolfgangouille]

Non, le bouquin expliquait l'effet hydrophobe de cette manière.

[wolfgangouille]

http://books.google.fr/books?id=_fSm...ophobe&f=false

[mach3]

en fait la baisse d'entropie compense largement la baisse d'enthalpie, c'est écrit une ou deux pages plus loin, donc au bilan, on a bien une baisse de g

m@ch3

[wolfgangouille]

Le GAIN d'enthalpie dû à moins de liaisons H tu veux dire?

[wolfgangouille]

Oui le gain d'entropie (sa contribution etant -T delta S) lors de la coalescence compense le gain d'enthalpie, c'est ca? Ceci explique que l'effet hydrophobe augmente avec la temperature.

[invite1c3dc18e]

Oui le gain d'entropie (sa contribution etant -T delta S) lors de la coalescence compense le gain d'enthalpie, c'est ca? Ceci explique que l'effet hydrophobe augmente avec la temperature.

le gain d'entropie compense l'augmentation d'enthalpie en effet.

a++

[wolfgangouille]

Mais en fait, cela vient des liaisons hydrogènes, non?
Car une liaison hydrogène isolée entre deux molécules d'eau abaisse l'énergie du système mais diminue aussi son entropie. Cela dit le delta H et le delta S de formation d'une liaison H (si quelqu'un a des tables de valeurs) doit différer selon qu'il y ai déjà d'autre liaisons H présentes.

Dans la glace, les molécules d'eau forment 4 liaisons hydrogènes (enthalpie faible), et ont une entropie faible (cristal). Dans l'eau liquide, elles n'en forment que 3,5 (enthalpie plus élevée) et donc le désordre est plus grand (entropie plus forte)
Donc le passage liquide>solide a un delta H négatif, et un delta S négatif aussi.
A des faibles température le delta G est négatif (eau liquide->glace), à température élevée le terme entropique domine et delta G devient positif (glace->eau).
Et à ce moment là le delta G vaut 0 pour une température...de 0°C, température de fusion de la glace.

Êtes vous d'accord?

Finalement les molécules hydrophobes imposent à l'eau de se trouver dans un état de "glace" qui est forcément instable aux températures ambiantes.
Il faut aussi prendre en compte que lors de la coalescence, l'entropie des molécules hydrophobes, elle, diminue !
Maintenant est ce qu'il serait possible d'abaisser suffisamment la température pour inverser la coalescence de molécules hydrophobe, ou est ce qu'on atteint la température de solidification de l'eau avant?

[mach3]

Maintenant est ce qu'il serait possible d'abaisser suffisamment la température pour inverser la coalescence de molécules hydrophobe, ou est ce qu'on atteint la température de solidification de l'eau avant?

en règle générale, la démixtion entre l'eau et les molécules hydrophobes prend de plus en plus d'ampleur avec la température. Il n'y a néanmoins des cas où la situation s'inverse.

m@ch3