Несмачиваемый песок

[fregimus]

http://youtu.be/BkQFS4XvthM

Подкрашенный песок, обработанный поверхностно-активным веществом, вероятнее всего перфторбутансульфоновой кислотой. ПАВ многократно повышают [испр.] поверхностное натяжение воды, придавая обработанной поверхности водоотталкивающие свойства.

Доб. Не уверен, что рассуждения о смачивании через поверхностное натяжение — правильные. Если кто-то может объяснить в двух словах, как перфторные ПАВ делают поверхности несмачиваемыми, или ссылку хорошую дать, — милости прошу. Кажется, я запутываюсь.

Comments

Любопытное зрелище: Несмачиваемый песок

[livejournal.livejournal.com]

User vidrana referenced to your post from Любопытное зрелище: Несмачиваемый песок (http://vidrana.livejournal.com/6140.html) saying: [...] Оригинал взят у в Несмачиваемый песок [...]

[v-pychick.livejournal.com]

химия творит чудеса прямо

[kcmamu.livejournal.com]

Для водоотталкивания надо поверхностное натяжение не снижать, а повышать.

[fregimus.livejournal.com]

Спасибо, конечно.

[alex-bykov.livejournal.com]

Там самое интересное не сама несмачиваемая масса песка (там всё-таки зазоры малы), а плавающие на поверхности, несмотря на дикую разницу плотностей, оторвавшиеся от той массы песчинки - очень хорошая демонстрация силы поверхностного натяжения...

[zwh.livejournal.com]

Обычно ПАВы - вещества, уменьшающие поверхностное натяжение и увеличивающие смачивание. В данном случае так названы вещества (типа фторопласта), наносящиеся на поверхность песчинок и, напротив, резко усиливающие гидрофобность поверхности. Поскольку они действуют на поверхности, то вполне заслуживают названия "поверхностно-активные".

[superhimik.livejournal.com]

Смачивание происходит, когда смачивателю энергетически выгодно провзаимодействовать с поверхностью. Выгода появляется там, где образуются связи, так как при их образовании энергия выделяется и внутренняя энергия системы понижается.


Песок - это диоксид кремния с большего, на его поверхности -ОН - гидроксильные группы, которые образуют водородные связи с молекулами воды. Поэтому воде выгодно смочить песок.


Когда этих групп нет, а они заменены на перфторалкильные или перфторацильные радикалы, никаких связей между модифицированной поверхностью и смачивателем не возникает, соответственно разрыв внтуренних водородных связей воды никак не может быть компенсирован образованием связей с поверхностью и смачивания не наблюдается.

[fregimus.livejournal.com]

Спасибо! Я понимаю, что это все только на пальцах, но очень понятно.

[superhimik.livejournal.com]

Рад стараться.

[lastpook.livejournal.com]

Не обязательно перфтор-органику использовать. Триметилсиланол намного проще http://en.wikipedia.org/wiki/Trimethylsilanol
Ну и есть еще "засекреченные" нанотехнологии: как гидрофобные http://www.youtube.com/watch?v=IPM8OR6W6WE , так и гидрофильные http://www.youtube.com/watch?v=1zWuVAhtgXc
И кстати да, ПАВы - вещества понижающие поверхностное натяжение и увеличивающие смачивающую способность жидкости (обычно воды). Они тут ни при чем, т.к. вода по сути не изменяет своих свойств, а изменяется песок. Не знаю, насколько правомерно говорить о поверхностном натяжении песка. А молекулярный механизм superhimik объяснил.
Можно еще упомянуть энтропийный фактор - на границе воды и гидрофобной поверхности молекулы воды выстраиваются в упорядоченные структуры наподобие кристаллической решетки льда, тем самым понижая энтропию в поверхностном слое, что само по себе "энергетически невыгодно", поэтому гидрофобный песок слипается в большие комки, чтобы уменьшить площадь соприкосновения с водой. Вода, в свою очередь, собирается в сферические капли на поверхности песка (0:50 - 1:00 в видео) по той же причине.

[fregimus.livejournal.com]

Ага, очень любопытно. А почему на границе с этой штукой вода начинает выстраиваться в упорядоченные структуры?

[lastpook.livejournal.com]

Это чтобы максимизировать количество водородных связей. Теоретический максимум - 4 связи на молекулу - реализуется в гексагональной структуре льда (которая образуется при 0С при атмосферном давлении). Поэтому, если инородная поверхность не обладает сколь-либо выраженной способностью образовывать водородные связи, то молекулам воды ничего не остается кроме как образовывать их друг с другом и выстраиваться в упорядоченные структуры. А в массе неидеальность структуры компенсируется тепловым движением.

[lampworker.livejournal.com]

да, вы немного запутались. ПАВ тут не причем, песок скорее всего обработан каким-нибудь перфторалкил силаном (C8F17(CH3)2SiCl к примеру) - вместе ОН групп которые торчат на поверхности диоксида кремния там фактически слой тефлона. Так обычно превращают гидрофильные поверхности в гидрофобные, вода остается той же самой. Если хочется сделать супергидрофобную поверхность, то надо создать дополнительную текстуру, в этой статейке довольно хорошо объясняется: http://en.wikipedia.org/wiki/Superhydrophobe