Question

Гидрофобный песок. Из чего делается?

Answer 1

Обычный песок с химической точки зрения - это двуокись (диоксид) кремния, SiO2. Но эта формула отражает только соотношенеи элементов в соединении, т.е. атомов кислорода вдвое больше, чем атомов кремния. Реально нет и не может быть молекул SiO2. Вот молекулы СО2 есть, а молекул SiO2 нет. Диоксид кремния существует в виде кристаллов, представляющих собой огромную супермолекулу, в которой каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния. Вполне можно представить себе какую-то модель, и даже не одну, как они расположены внутри (в объёме) кристалла. Но как эта супермолекула устроена на поверхности? Поскольку атом кремния четырёхвалентен, то связи SiO направлены к вершинам тетраэдра. А как быть на поверхности? А на поверхности оказывается, что "внешние" атомы кислорода не связывают два атом кремния (не позволяет геометрия), а связывают один атом кремния и один атом водорода, т.е поверхность диоксида кремния "покрыта" гидроксильными группами ОН, как поверхность кожи покрыта волосками. Эти поверхностные гидроксильные группы придают диоксиду кремния гидрофильные свойства, так как могут образовать водородные связи с молекулами воды. Значит обычный песок - гидрофилен. Чтобы придать ему гидрофобные свойства, песок обрабатывают триметихлорсиланом (CH3)3SiCl (скорее всего в присутствии щелочи или соды). При этом атом водорода в бывшей гидроксильной группе заменяется на триметилсилильную группу, т.е "волоски" теперь представляют собой не ОН, а О-Si(СН3)3-группы. Такие группы - гидрофобны, поэтому песок в целом становится гидрофобным.