لماذا الدهون غير قابلة للذوبان في الماء؟

الدهون هي مجموعة كبيرة من المواد الكيميائية التي تشمل الستيرويدات والدهون والشموع التي تتميز بعدم قابليتها للذوبان في الماء. غالبًا ما يشار إلى عدم الذوبان هذا على أنه كاره للماء ، أو "يخشى الماء". ومع ذلك ، قد يكون هذا المصطلح مضللًا نظرًا لعدم انحلالها في الماء يرجع إلى تقارب جزيء الماء الأكبر بكثير لجزيئات الماء الأخرى من التنافر بين الدهون والماء الجزيئات.

يعتبر الكربون إلى الكربون والكربون إلى الروابط الهيدروجينية الموجودة في الدهون غير قطبية. هذا يعني أن الإلكترونات الموجودة في الرابطة مشتركة نسبيًا بين الذرات. على العكس من ذلك ، فإن الإلكترونات الموجودة في الروابط بين الهيدروجين والأكسجين في جزيء الماء غير مشتركة ينتج بالتساوي شحنة موجبة طفيفة على ذرة الهيدروجين وشحنة سالبة طفيفة على ذرة الأكسجين. تؤدي هذه الشحنات الطفيفة على الذرات في جزيء الماء ، والتي تسمى ثنائيات الأقطاب ، إلى الإشارة إلى الماء على أنه جزيء قطبي.

تسمح الروابط التساهمية القطبية مثل تلك الموجودة في الماء بتكوين روابط هيدروجينية ، وهي قوة جذب ضعيفة بين الشحنة السالبة الطفيفة في جزيء قطبي والشحنة الموجبة الطفيفة في قطب مجاور مركب. في حين أن الروابط الهيدروجينية الفردية ضعيفة ، فإن تأثيرها التراكمي يؤثر بشكل كبير على الخصائص الفيزيائية للمركبات القطبية. تميل المركبات القطبية إلى الحصول على نقاط انصهار أعلى بكثير من المركبات غير القطبية ذات الوزن الجزيئي ، وتتأثر قابلية الذوبان بوجود أو عدم وجود روابط هيدروجينية.

تتكون الدهون من سلاسل طويلة من الهيدروكربونات. تتميز المركبات الهيدروكربونية بالتسلسل الطويل من روابط الكربون إلى الكربون مع ذرات الهيدروجين المرتبطة بذرات الكربون. تنتج الطاقة الكهربية المماثلة ، وهي مقياس لقدرة الذرة على جذب الإلكترونات ، لذرات الكربون والهيدروجين في تشكيل الهيدروكربونات سلاسل طويلة غير قطبية.

قد ترتبط ذرات الكربون بما يصل إلى أربع ذرات إضافية. يُطلق على زوج واحد من الإلكترونات المشتركة بين ذرتين اسم رابطة واحدة. تحتوي الدهون المشبعة على روابط مفردة بين ذرات الكربون الموجودة على السلسلة (تشكل الكربونات دائمًا روابط مفردة مع الهيدروجين). في الدهون غير المشبعة ، تكون إحدى روابط الكربون إلى الكربون مرتبطة مزدوجة (يتم مشاركة أربعة إلكترونات بين الذرات). تقلل هذه الرابطة المزدوجة عدد ذرات الهيدروجين على الجزيء وتخلق ثنيًا في السلسلة. ببساطة ، تحتوي الدهون المشبعة على أكبر عدد ممكن من ذرات الهيدروجين المحيطة بسلسلة الكربون ، حيث تحتوي الدهون غير المشبعة على نسبة أقل من الحد الأقصى لعدد ذرات الهيدروجين الممكنة المحيطة بسلسلة الكربون نتيجة الرابطة المزدوجة بين اثنين أو أكثر من الكربون ذرات.

بعض الدهون هي amphipathic حيث يتم ربط مجموعة كيميائية محبة للماء مثل مجموعة الكربوكسيل أو الفوسفات بنهاية واحدة. يتفاعل الطرف المحب للماء مع جزيئات الماء بينما يحتفظ الذيل الكاره للماء للجزيء بطبيعته الكارهة للماء. تسمح هذه الطبيعة المزدوجة لهذه الجزيئات بتكوين أغشية الخلايا الحية. كما أنها موجودة في الصابون حيث يسمح الجمع بين الذيل المضاد للماء والرأس المحب للماء بإذابة الدهون الأخرى في الماء.