Un hidrófilo es una molécula u otra entidad molecular que se siente atraída por las moléculas de agua y tiende a disolverse en agua. [1]
Por el contrario, los hidrófobos no se sienten atraídos por el agua y pueden parecer repelidos por ella. Los higroscópicos se sienten atraídos por el agua, pero no se disuelven en ella.
Una molécula o porción de molécula hidrófila es aquella cuyas interacciones con el agua y otras sustancias polares son termodinámicamente más favorables que sus interacciones con el aceite u otros disolventes hidrófobos . [2] [3] Por lo general, tienen carga polarizada y son capaces de formar enlaces de hidrógeno . Esto hace que estas moléculas sean solubles no sólo en agua sino también en otros disolventes polares .
Las moléculas hidrófilas (y porciones de moléculas) se pueden contrastar con las moléculas hidrófobas (y porciones de moléculas). En algunos casos, tanto las propiedades hidrófilas como las hidrófobas se dan en una sola molécula. Un ejemplo de estas moléculas anfifílicas son los lípidos que componen la membrana celular . Otro ejemplo es el jabón , que tiene una cabeza hidrófila y una cola hidrófoba, lo que le permite disolverse tanto en agua como en aceite.
Las moléculas hidrófilas e hidrófobas también se conocen como moléculas polares y moléculas apolares , respectivamente. Algunas sustancias hidrofílicas no se disuelven. Este tipo de mezcla se llama coloide .
Una regla general aproximada para la hidrofilicidad de los compuestos orgánicos es que la solubilidad de una molécula en agua es superior al 1 % en masa si hay al menos un grupo hidrófilo neutro por cada 5 carbonos, o al menos un grupo hidrófilo cargado eléctricamente por cada 7 carbonos. [4]
Puede parecer que las sustancias hidrofílicas (por ejemplo, las sales) atraen el agua del aire. El azúcar también es hidrófilo y, al igual que la sal, a veces se utiliza para extraer agua de los alimentos. El azúcar espolvoreado sobre la fruta cortada "extraerá el agua" a través de la hidrofilia, haciendo que la fruta esté blanda y húmeda, como en una receta común de compota de fresa .
Se pueden utilizar productos químicos hidrofílicos líquidos complejados con productos químicos sólidos para optimizar la solubilidad de los productos químicos hidrofóbicos.
Ejemplos de líquidos hidrófilos incluyen amoníaco, alcoholes, algunas amidas como la urea y algunos ácidos carboxílicos como el ácido acético.
Los grupos hidroxilo (-OH), que se encuentran en los alcoholes, son polares y, por lo tanto, hidrófilos (aprecian el agua), pero su porción de cadena de carbono no es polar, lo que los hace hidrófobos. La molécula se vuelve cada vez más apolar y, por lo tanto, menos soluble en el agua polar a medida que la cadena de carbono se vuelve más larga. [5] El metanol tiene la cadena de carbono más corta de todos los alcoholes (un átomo de carbono), seguido del etanol (dos átomos de carbono) y el 1-propanol junto con su isómero 2-propanol , todos miscibles con agua. El alcohol terc-butílico , con cuatro átomos de carbono, es el único entre sus isómeros que es miscible con agua.
Las ciclodextrinas se utilizan para fabricar soluciones farmacéuticas capturando moléculas hidrofóbicas como huéspedes invitados. Debido a que los compuestos de inclusión de ciclodextrinas con moléculas hidrófobas pueden penetrar los tejidos corporales, estos pueden usarse para liberar compuestos biológicamente activos en condiciones específicas. [6] Por ejemplo, la testosterona forma un complejo con hidroxi-propil-beta-ciclodextrina (HPBCD), se logró una absorción del 95% de la testosterona en 20 minutos por vía sublingual, pero la HPBCD no se absorbió, mientras que la testosterona hidrofóbica generalmente se absorbe en menos de 40 minutos. % por vía sublingual. [7]
La filtración por membrana hidrófila se utiliza en varias industrias para filtrar diversos líquidos. Estos filtros hidrófilos se utilizan en los campos médico, industrial y bioquímico para filtrar elementos como bacterias, virus, proteínas, partículas, medicamentos y otros contaminantes. Las moléculas hidrofílicas comunes incluyen coloides, algodón y celulosa (en la que se compone el algodón).
A diferencia de otras membranas, las membranas hidrófilas no requieren humedecimiento previo: pueden filtrar líquidos en su estado seco. Aunque la mayoría se utilizan en procesos de filtración a baja temperatura, muchas telas de membrana hidrófilas nuevas se utilizan para filtrar líquidos y fluidos calientes. [8]