疏水效應是觀察到的非極性物質在水溶液中聚集并排斥水分子的趨勢。 疏水一詞的字面意思是不怕水的，它描述了水和非極性物質的隔離，使水分子之間的氫鍵最大化，水和非極性分子之間的接觸面積最小。 在熱力學方面，疏水效應是水圍繞溶質的自由能變化。 周圍溶劑的正自由能變化表示疏水性，而負自由能變化表示親水性。

疏水作用負責將油和水的混合物分離成兩個組分。 它還負責與生物學相關的效應，包括：細胞膜和囊泡形成、蛋白質折疊、膜蛋白插入非極性脂質環境和蛋白質-小分子結合。 因此，疏水作用對生命至關重要。 觀察到這種效應的物質稱為疏水物。

兩親分子是同時具有疏水域和親水域的分子。 洗滌劑由兩親物組成，這些兩親物允許疏水分子通過形成膠束和雙層（如肥皂泡）溶解在水中。 它們對由兩親性磷脂組成的細胞膜也很重要，可防止細胞的內部水環境與外部水混合。

在蛋白質折疊的情況下，疏水效應對于理解具有在蛋白質內聚集在一起的疏水氨基酸（例如甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和甲硫氨酸）的蛋白質的結構很重要。 水溶性蛋白質的結構具有疏水核心，其中側鏈被水掩埋，從而穩定了折疊狀態。 帶電和極性側鏈位于暴露于溶劑的表面上，它們與周圍的水分子相互作用。 盡量減少暴露于水的疏水側鏈的數量是折疊過程背后的主要驅動力，盡管蛋白質內氫鍵的形成也能穩定蛋白質結構。

DNA 三級結構組裝的能量學被確定為由疏水效應驅動，此外還有 Watson-Crick 堿基配對（負責序列選擇性）和芳香堿基之間的堆疊相互作用。

在生物化學中，疏水效應可用于根據疏水性分離蛋白質混合物。 具有疏水性固定相（例如苯基瓊脂糖凝膠）的柱層析會導致疏水性更強的蛋白質移動更慢，而疏水性更差的蛋白質會更快地從色譜柱中洗脫出來。 為了實現更好的分離，可以添加鹽（較高濃度的鹽會增加疏水效果）并且隨著分離的進行其濃度會降低。

疏水效應的起源尚不完全清楚。一些人認為疏水相互作用主要是一種熵效應，源于非極性溶質破壞液態水分子之間的高動態氫鍵。 大分子的烴鏈或類似的非極性區域不能與水形成氫鍵。 將這種非氫鍵表面引入水中會破壞水分子之間的氫鍵網絡。 氫鍵重新定向為與該表面相切，以xxx程度地減少水分子氫鍵 3D 網絡的破壞，這導致在非極性表面周圍形成結構化水籠。 形成籠（或包合物）的水分子流動性受限。

在小的非極性粒子的溶劑化殼中，限制達到大約 10%。 例如，在室溫下溶解的氙的情況下，已發現 30% 的遷移率限制。 對于較大的非極性分子，溶劑化層中水分子的重新定向和平移運動可能會受到二到四倍的限制； 因此，在 25°C 時，水的重新定向相關時間從 2 皮秒增加到 4-8 皮秒。 通常，這會導致水分子平移和旋轉熵的顯著損失，并使該過程在系統中的自由能方面不利。 通過聚集在一起，非極性分子減少了暴露于水的表面積并xxx限度地減少了它們的破壞作用。

疏水效應可以通過測量非極性分子在水和非極性溶劑之間的分配系數來量化。 分配系數可以轉換為傳輸自由能，其中包括焓和熵分量，ΔG = ΔH - TΔS。