ربما لاحظت ذلك مرارًا وتكرارًا - قطرات الماء تتجمع على سيارة مُشمعة، ريش البط يبقى جافًا في بركة من الماء، أو حتى قطرة مطر تلتصق بعناد بأوراق الشجر. كل هذه الظواهر اليومية لها شيء مشترك: كاره الماء.
الكلمة نفسها هي مزيج من جذور يونانية: "هيدرو" تعني الماء، و"فوبوس" تعني الخوف. بعبارات أبسط، كاره الماء يصف المواد التي تدفع الماء بعيدًا. هذا التنافر يأتي من خاصية أساسية للجزيئات: ميلها للتفاعل مع جزيئات مشابهة.
جزيئات الماء قطبية، مما يعني أنها تحتوي على جانب موجب وجانب سالب. تترابط معًا مثل المغناطيس الصغيرة، وتشكل روابط قوية تسمى روابط هيدروجينية. جزيئات غير القطبية، من ناحية أخرى، هي مثل الكرات - ليس لديها أطراف مميزة موجبة وسالبة وتفضل الالتصاق بغيرها من الجزيئات غير القطبية.
عندما تصادف مادة كارهة للماء ماءً، ترفض الجزيئات غير القطبية التفاعل مع جزيئات الماء القطبية. بدلاً من ذلك، تتجمع معًا، مما يقلل من تلامسها مع الماء، مما يتسبب في تجمعه على شكل قطرات.
هكذا يؤثر كاره الماء على حياتنا:
فهم خاصية كارهة للماء ليس مجرد فهم لماذا تتجمع قطرات الماء، بل عن كشف إمكاناتها للابتكار في مختلف المجالات. من الأسطح ذاتية التنظيف إلى أنظمة توصيل الأدوية الأكثر فعالية، يستمر تأثير كارهة للماء في إلهام الاكتشافات الجديدة وتحسين حياتنا.
Instructions: Choose the best answer for each question.
1. What does the term "hydrophobic" literally mean? a) Water-loving b) Water-fearing c) Water-attracting d) Water-resistant
b) Water-fearing
2. Which of the following is NOT an example of hydrophobicity in action? a) Water beading up on a waxed car b) A duck's feathers staying dry in water c) A sponge soaking up water d) A drop of rain clinging to a leaf
c) A sponge soaking up water
3. What causes water molecules to stick together? a) Covalent bonds b) Ionic bonds c) Hydrogen bonds d) Van der Waals forces
c) Hydrogen bonds
4. Why do hydrophobic materials repel water? a) They are negatively charged and water is positively charged. b) They are heavier than water. c) Their non-polar molecules resist interacting with water's polar molecules. d) They have a smooth surface that water cannot cling to.
c) Their non-polar molecules resist interacting with water's polar molecules.
5. Which of the following is NOT an application of hydrophobicity? a) Waterproof clothing b) Self-cleaning surfaces c) Oil and gas extraction d) Producing artificial sweeteners
d) Producing artificial sweeteners
Task: Imagine you are designing a new type of waterproof fabric for outdoor gear.
Instructions:
This exercise is open-ended and there are multiple possible correct answers. Here's an example:
Design:
My fabric would be made of a thin, breathable polyester base layer with a micro-textured coating inspired by the lotus leaf. This coating would feature tiny, raised bumps that create air pockets, preventing water from directly contacting the fabric. The bumps would also be coated with a hydrophobic chemical, further enhancing water repellency.
Benefits:
This design would be both waterproof and breathable, ideal for active outdoor wear. The textured surface would also promote self-cleaning, as water would roll off, taking dirt and debris with it. The use of polyester ensures durability and lightweight construction.
Hydrophobicity Principle:
This design utilizes the principle of surface tension. By creating a surface with air pockets and a hydrophobic coating, the fabric minimizes contact with water, causing it to bead up and roll off easily.
Comments