Една от основните причини хидрофобните взаимодействия да са били игнорирани в миналото е, че не са съществували теории, които да предскажат техния размер и обхват. Сложният характер на техния произход, който зависи от промените във взаимодействията и структурната организация на голям брой водни молекули в близост до неполярните групи, означава, че е изключително трудно да се развият математически теории от първите принципи (Израелачвили 1992, Паулайтис и др. 1996). Независимо от това, неотдавнашният напредък в разработването на чувствителни инструменти за измерване на силите между макроскопските тела позволи на изследователите да разработят емпирични уравнения за описване на величината и обхвата на хидрофобните взаимодействия (Israelachvili and Pashley 1984, Pashley et al. 1985, Claesson 1987, Claesson and Кристенсън 1988, Рабинович и Дерягуин 1988). Тези експерименти показват, че хидрофобното взаимодействие между неполярни повърхности е относително силно и с голям обхват и че то се разпада експоненциално с разделяне на повърхността към повърхността. Значителен напредък в разбирането на същността на хидрофобните взаимодействия е постигнат и с помощта на компютърни симулации (Paulaitis et al. 1996).

Потенциалът на двойката капки между две емулсионни капчици с хидрофобни повърхности, разделени от вода, е даден от (Israelachvili and Pashley 1984):

^ хидрофобно (h) = -2 Kl ^^ l0 e-h '(3.23)

емулсии
ФИГУРА 3.19 Привлекателно хидрофобно взаимодействие възниква между емулсионните капчици, когато техните повърхности имат някакъв хидрофобен характер, където ^ е приблизително равна на частта от повърхността на капката, която е неполярна.

където y е междуфазното напрежение между неполярните групи и водата (обикновено между 10 и 50 mJ m-2 за хранителни масла), ^ е параметър, който варира между 0 и 1, който отчита факта, че само част от повърхността на капката е хидрофобна и е продължителността на разпадане на взаимодействието (обикновено между 1 до 2 nm) (Israelachvili 1992). Това уравнение показва, че степента на хидрофобното взаимодействие се увеличава, когато повърхностите стават по-хидрофобни (т.е. ^ клони към единство). Експериментите показват, че за голи неполярни повърхности хидрофобното привличане е по-силно от привличането на ван дер Ваалс до раздели от 80 nm (Israelachvili 1992).

Когато хидрофобните повърхности са покрити от амфифилни молекули, като повърхностноактивни вещества с малка молекула или биополимери, хидрофобното взаимодействие между тях се проверява ефективно и общото привличане се дължи главно на взаимодействията на Ван дер Ваалс (Израелачвили 1992). Независимо от това, хидрофобните взаимодействия са значителни, когато повърхността има някакъв хидрофобен характер (например, ако повърхността не е напълно наситена с емулгаторни молекули, ако е огъната да изложи маслените молекули отдолу [Israelachvili 1992], или ако емулгаторните молекули имат някои хидрофобни региони, изложени на водна фаза [Demetriades et al. 1997b]). Експериментите показват, че хидрофобното взаимодействие не е пряко пропорционално на броя на неполярните групи на повърхността, тъй като промяната в структурата на водата, наложена от неполярни групи, се нарушава от присъствието на съседни полярни групи (Israelachvili 1992). По този начин не е възможно да се приеме, че ^ е просто равно на частта от неполярни места на повърхността. В резултат на това е трудно да се предвиди точно техният размер от първите принципи.

Хидрофобните взаимодействия стават все по-силни с повишаване на температурата (Израелачвили 1992). По този начин, хидрофобните взаимодействия между емулсионните капчици стават по-важни при по-високи температури. Тъй като силата на хидрофобните взаимодействия зависи от величината на междуфазното напрежение, всяка промяна в свойствата на разтворителя, която увеличава междуфазното напрежение, ще увеличи хидрофобното привличане. Добавянето на малки количества алкохол към водната фаза на емулсията понижава y и следователно намалява хидрофобното привличане между неполярни групи. Електролитите, които променят структурното подреждане на водните молекули, също влияят върху величината на хидрофобния ефект, когато те присъстват при достатъчно високи концентрации (Christenson et al. 1990). Структурните прекъсвачи са склонни да подобряват хидрофобните взаимодействия, докато структурни промотори са склонни да ги намаляват (глава 5). Вариациите на pH имат малък пряк ефект върху силата на хидрофобните взаимодействия, освен ако не са налице съпътстващи промени в структурата на водата или междуфазното напрежение (Israelachvili and Pashley 1984).