親水性と疎水性

水と仲良しな友達、水を避ける友達

雨の日にレインジャケットを着ると、雨粒は染み込まずにまん丸い水滴となってコロコロ転がり落ちます。一方、綿のTシャツで雨に濡れると、生地があっという間に水を吸い込んでびっしょり重くなりますよね。

綿の繊維は水となじみやすい性質を持っているため、触れた水滴を広げて内側へ引き込みます。これに対してレインジャケットの表面は、水を嫌う疎水性（撥水性）の表面に加工されているため、水滴が広がれず丸まって弾かれます。

身の回りにある物質は、水とどう接するかで大きく2つのグループに分かれます。ガラスに水が薄く広がる現象や、砂糖が水にスッと溶けること、ハスの葉の上で水滴が玉のように転がる様子も、すべて親水性と疎水性が生み出す魔法なのです。

磁石のような「極性」の秘密

水分子は1つの酸素原子と2つの水素原子でできていますが、酸素側がマイナス（-）、水素側がプラス（+）の電気を帯びた、ごく小さな磁石のような性質を持っています。このように分子の中で電気の偏りがある状態を分子の極性と呼びます。

磁石の異なる極同士が引き合うように、極性を持つほかの分子やイオン（電気を帯びた原子）は水分子と強く引き合います。水と手を結ぶ親水性の物質は、水分子と水素結合（水素を介した強い引き合い）を作りながら自然と混ざり合います。

一方、ごま油やサラダ油などの油は、電気が均等に分布している無極性の物質です。より正確に言えば、水が油を無理やり押し出しているというよりも、水分子同士が引き合う力があまりに強すぎるため、油の分子がその隙間に割り込めず外側へ弾き出されているのです。

両刀使いの分子が起こすマジック

お肉を焼いたあとのフライパンは、冷たい水でいくらすすいでもギトギトした油汚れが残ってしまいますよね。水と油は互いに交わらない疎水性の関係だからです。しかし、台所用洗剤をたった一滴垂らすだけで、油汚れは魔法のようにスルスルと落ちていきます。

石けんや洗剤の中には、とても特別な分子が含まれています。頭の部分は水が好きな親水性、しっぽの部分は油となじみやすい疎水性という、いわば両刀使いの構造です。こうした物質を界面活性剤と呼びます。

洗剤の分子は油汚れに出会うと、疎水性のしっぽで油を包み込んで内側に閉じ込め、外側は水と仲良しな親水性の頭で覆った丸い球体を作ります。このカプセル構造をミセル（micelle）と呼びます。外側が親水性でコーティングされるため、油汚れが水中に浮かび上がり、水流に乗ってきれいに洗い流される仕組みです。

驚くべきことに、私たちの体のあらゆる細胞を包む細胞膜も、まったく同じ原理で働いています。親水性の頭と疎水性のしっぽを持つリン脂質分子が二重の壁を作ることで、体内の水分環境の中で細胞の内側を安全に守っているのです。