عملکرد ماسه آبگریز در آب
آبگریز
یا هیدروفوب (به انگلیسی: Hydrophobe) در شیمی و زیست‌شناسی سلول کاربرد
دارد و یک پدیدهٔ فیزیکی در مولکول‌ها است که از آب دوری می‌کنند.
مولکول‌های آبگریز غیرقطبی هستند و به همین خاطر تمایل به دیگر مولکول‌ها و
حلال‌های غیرقطبی دارند. این مولکول‌های آبگریز در درون آب به هم پیوسته و
تشکیل میسل می‌دهند. متقابلاً آب بر روی سطوح هیدروفوب زاویه‌تماس بسیار
بزرگی به خود می‌گیرد و بشکل قطره‌های کروی درمی‌آید. مثال‌هایی از مولکول
آبگریز شامل نفت، آلکن‌ها، روغن و چربی می‌شوند. از مواد هیدروفوب در صنعت
بعنوان شوینده چربی (درکنار مواد لیپوفیل)، جداکننده‌های نفت از آب و برای
زدودن ذرات غیرقطبی از سطوح قطبی استفاده می‌شود. طبق اصول ترمودینامیک،
ذرات به سطوح پایین‌تر انرژی تمایل دارند. آب یک مولکول قطبی است و از
خصلت‌های شگرف آن این است که توانایی ایجاد پیوند هیدروژنی دارد. اما
مولکول‌های آبگریز بعلت غیرقطبی بودن نمی‌توانند با مولکول‌های آب پیوندی
ایجاد کنند. در نتیجه از هم دور شده تا جایی که مولکول‌های آب با هم پیوند
ایجاد می‌کنند، سطوح برخورد بین دو نوع مولکول به کمینه و حداقل رسیده و
پدیده جداشدگی ایجاد می‌شود.زاویهٔ‌تماس در مبحث هیدروفوب-هیدروفیل به
زاویه‌ای گفته می‌شود که آخرین لبهٔ یک مایع با سطح زیرین خود ایجاد
می‌کند. هر چه این زاویه (در شکل θC) بزرگ‌تر باشد، نسبت هیدروفوبیک بین دو
ماده بیشتر است. مثلاً قطرهٔ آب بر روی برگ نیلوفرآبی حجم کروی‌تری بخود
گرفته و زاویه بازتری ایجاد می‌کند.هرچه این زاویه بازتر باشد احتمال خیس
شدن سطح زیرین کم‌تر می‌شود، تا جایی‌که مثلاً قطره آب بر روی برگ
نیلوفرآبی زاویه‌ای حدود ۱۵۰ درجه ایجاد می‌کند. امروزه بیشتر از گذشته از
این پدیده برای ساخت پارچه‌های ضدآب استفاده می‌شود. فیلم زیر حل نشدن ماسه
آبگریز را با قرار گرفتن در درون آب را نشان می دهد.
#مهندسی_مواد
#مهندسی_متالورژی
#مهندسی_سرامیک
#ماسه_آب_گریز
#هیدروفوب
#غیرقطبی
#نفت
#material_engineering
#metallurgy
#ceramic
#sand
#oil
@metallurgydata
Hydrophobic Sand/Magic Sand is a toy made from sand coated with a
hydrophobic compound. The presence of this hydrophobic compound causes
the grains of sand to adhere to one another and form cylinders (to
minimize surface area) when exposed to water. When the sand is removed
from water, it is completely dry and free flowing. Magic sand is also
known as Aqua Sand.
These
properties are achieved with ordinary beach sand, which contains tiny
particles of pure silica, and exposing it to vapors of trimethylsilanol
(CH3)3SiOH, an organosilicon compound. Upon exposure, the
trimethylsilane compound bonds to the silica particles while forming
water. The exteriors of the sand grains are thus coated with hydrophobic
groups.
Magic
sand was originally developed to trap ocean oil spills near the shore.
This would be done by sprinkling magic sand on floating petroleum, which
would then mix with the oil and make it heavy enough to sink. Due to
the expense of production, it is not being used for this purpose. It has
also been tested by utility companies in Arctic regions as a foundation
for junction boxes, as it never freezes. It can be also used as an
aerating medium for potted plants.
Magic
sand is made in blue, green, or red in colors but appears silvery in
water because of a layer of air that forms around the sand, making it
unable to get wet.
The
earliest reference to waterproof sand is in the 1915 book 'The Boy
Mechanic Book 2' published by Popular Mechanics. The Boy Mechanic states
waterproof sand was invented by East Indian magicians. The sand was
made by mixing heated sand with melted wax. The wax would repel water
when the sand was exposed to water.