Сухим из воды

Песок — это материал, состоящий из смеси мелких зерен различных горных пород. Основной составляющей песка чаще всего являются кристаллы кварца. Поэтому песок не растворяется в воде — из любой емкости его можно извлечь и затем просушить, не потеряв ни грамма. Тем не менее песок не отталкивает воду, а намокает, изменяя под ее воздействием свои структурные свойства. В частности, влажные песчинки притягиваются друг к другу силами поверхностного натяжения воды и благодаря этим же силам прекрасно склеиваются, превращая песок из сыпучей субстанции в достаточно прочный строительный материал.

Незыбучие пески

Если бы мы бросили в воду обычный песок, он бы просто намок и опустился на дно. Мы же предварительно обработали песок устойчивой водоотталкивающей пропиткой, или, иначе говоря, веществом класса DWR (Durable Water Repellent). Как работают такие вещества? В идеальных условиях капля жидкости стремится принять самую энергетически выгодную форму — шара, то есть получить наименьшую площадь поверхности при данном объеме. При контакте капли и твердого вещества силы притяжения между молекулами твердого тела и воды обычно сильнее, чем между молекулами самой жидкости, — и жидкость притягивается к поверхности, смачивая ее. При обработке поверхности DWR — веществом со значительно более низким коэффициентом поверхностного натяжения — твердое тело притягивает молекулы жидкости гораздо слабее (а не отталкивает их, кстати, вопреки устоявшемуся русскому названию), поскольку его поверхность покрывается тончайшей пленкой из водоотталкивающей пропитки. Сила взаимного притяжения молекул воды и твердого тела снижается, и жидкость перестает смачивать поверхность.

А что такое песок, как не совокупность поверхностей отдельных его составляющих? Пленка образуется вокруг песчинки либо группы песчинок, и когда мы насыпаем сухой на вид песок в воду, DWR образует гелеобразную преграду между водой и песком. Внутри этих своеобразных капсул песок остается сухим — его можно достать и высыпать на стол.

Как делать опыт

1) Рассыпьте песок по поверхности достаточной площади и пропитайте водоотталкивающим спреем. Мы использовали Scotchgard производства компании 3M (и потому можем гарантировать его работоспособность), но теоретически подходят и другие DWR-жидкости.

2) Тщательно просушите песок.

3) Насыпать песок следует довольно толстой струей, резко, чтобы он, несмотря на пропитанность спреем Scotchgard, пробился через поверхность воды и опустился на дно. Если сыпать тонкой струйкой, DWR будет образовывать водоплавающую пленку, не давая песку тонуть.

4) Если аккуратно извлечь «капсулы» DWR из воды, они «раскроются», и песок внутри них будет сухим.