Γιατί τα λιπίδια είναι αδιάλυτα στο νερό;

Τα λιπίδια είναι μια ευρεία ομάδα χημικών που περιλαμβάνουν στεροειδή, λίπη και κεριά που χαρακτηρίζονται από την αδιαλυτότητά τους στο νερό. Αυτή η αδιαλυτότητα αναφέρεται συχνά ως υδρόφοβη ή «φοβισμένη το νερό». Ωστόσο, αυτός ο όρος μπορεί να είναι παραπλανητικός καθώς η αδιαλυτότητά τους Το νερό οφείλεται στην πολύ μεγαλύτερη συγγένεια του μορίου του νερού με άλλα μόρια νερού από την απώθηση μεταξύ του λιπιδίου και του νερού μόρια.

Οι δεσμοί άνθρακα προς άνθρακα και άνθρακα προς υδρογόνο που βρίσκονται στα λιπίδια θεωρούνται μη πολικοί. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια στον δεσμό μοιράζονται σχετικά εξίσου μεταξύ των ατόμων. Αντίθετα, τα ηλεκτρόνια στους δεσμούς μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου σε ένα μόριο νερού δεν μοιράζονται εξίσου με αποτέλεσμα ένα ελαφρύ θετικό φορτίο στο άτομο υδρογόνου και ένα ελαφρύ αρνητικό φορτίο στο άτομο οξυγόνου. Αυτά τα ελαφρά φορτία στα άτομα του μορίου νερού, που ονομάζονται δίπολα, έχουν ως αποτέλεσμα το νερό να αναφέρεται ως πολικό μόριο.

Πολικοί ομοιοπολικοί δεσμοί όπως αυτοί που βρίσκονται στο νερό επιτρέπουν το σχηματισμό δεσμών υδρογόνου, μια ασθενή ελκυστική δύναμη μεταξύ του ελαφρού αρνητικού φορτίου σε ένα πολικό μόριο και του ελαφρού θετικού φορτίου σε ένα γειτονικό πολικό μόριο. Ενώ οι μεμονωμένοι δεσμοί υδρογόνου είναι αδύναμοι, το σωρευτικό τους αποτέλεσμα επηρεάζει σημαντικά τις φυσικές ιδιότητες των πολικών ενώσεων. Οι πολικές ενώσεις τείνουν να έχουν πολύ υψηλότερα σημεία τήξεως από ό, τι οι μη πολικές ενώσεις μοριακού βάρους και η διαλυτότητα επηρεάζεται από την παρουσία ή την απουσία δεσμών υδρογόνου.

Τα λιπίδια σχηματίζονται από μεγάλες αλυσίδες υδρογονανθράκων. Οι ενώσεις υδρογονανθράκων είναι αξιοσημείωτες για τη μακρά αλληλουχία δεσμών άνθρακα προς άνθρακα με άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα με τα άτομα άνθρακα. Η παρόμοια ηλεκτροαρνητικότητα, ένα μέτρο της ικανότητας ενός ατόμου να προσελκύει ηλεκτρόνια, ατόμων άνθρακα και υδρογόνου οδηγεί σε υδρογονάνθρακες να σχηματίζουν μεγάλες μη πολικές αλυσίδες.

Τα άτομα άνθρακα μπορεί να συνδέονται με έως και τέσσερα επιπλέον άτομα. Ένα ενιαίο ζεύγος ηλεκτρονίων που μοιράζονται μεταξύ δύο ατόμων ονομάζεται ένας απλός δεσμός. Τα κορεσμένα λιπίδια έχουν απλούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων άνθρακα στην αλυσίδα (οι άνθρακες σχηματίζουν πάντα απλούς δεσμούς με υδρογόνα). Στα ακόρεστα λιπίδια, ένας από τους δεσμούς άνθρακα με άνθρακα είναι διπλός (τέσσερα ηλεκτρόνια μοιράζονται μεταξύ των ατόμων). Αυτός ο διπλός δεσμός μειώνει τον αριθμό ατόμων υδρογόνου στο μόριο και δημιουργεί μια κάμψη στην αλυσίδα. Με απλά λόγια, τα κορεσμένα λιπίδια έχουν όσο το δυνατόν περισσότερα άτομα υδρογόνου γύρω από την αλυσίδα άνθρακα, όπου τα ακόρεστα λιπίδια έχουν λιγότερα από τον μέγιστο αριθμό πιθανών ατόμων υδρογόνου που περιβάλλουν την αλυσίδα άνθρακα ως αποτέλεσμα του διπλού δεσμού μεταξύ δύο ή περισσότερων του άνθρακα άτομα.

Μερικά λιπίδια είναι αμφιπαθητικά όπου μια υδρόφιλη χημική ομάδα όπως μια καρβοξυλική ή φωσφορική ομάδα συνδέεται στο ένα άκρο. Το υδρόφιλο άκρο αλληλεπιδρά με τα μόρια του νερού ενώ η υδρόφοβη ουρά του μορίου διατηρεί την υδρόφοβη φύση του. Αυτή η διπλή φύση επιτρέπει σε αυτά τα μόρια να σχηματίσουν τις μεμβράνες των ζωντανών κυττάρων. Υπάρχουν επίσης σε σαπούνια όπου ο συνδυασμός υδρόφοβης ουράς και υδρόφιλης κεφαλής επιτρέπει σε άλλα λιπίδια να διαλυθούν σε νερό.