Hydrophobisierung einer Glasoberfläche mit Trimethylchlorsilan

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Chemikalien

Geräte

Durchführung

Zuerst muss die Petrischale gründlich gereinigt werden. Kann man sicher sein, dass die Schale nicht mit was auch immer beschichtet ist, genügt es, sie mit Ethanol oder Aceton zu säubern. Eine bessere Möglichkeit ist die Reinigung im Basenbad. Dazu wird das Glas für einen Tag in eine Mischung aus Kaliumhydroxid und Isopropanol gelegt, anschließend mit Salzsäure neutralisiert, mit dest. Wasser nachgespült und im Ofen getrocknet.
Ist die Schale sauber, klebt man Sreifen Klebefilm hinein. Die Länge des Streifens sollte dem Durchmesser der Schale entsprechen.
Nun giest man Trimethylchlorsilan in die Petrischale. Das muss im Abzug durchgeführt werden, da das Silan leichtflüchtig ist und während der Reaktion Chlorwasserstoff entsteht. Nach ca. fünf Minuten Reaktionszeit wird das restliche Trimethylchlorsilan abgegossen und die Schale mit einem Papiertuch gereinigt. Es ist sehr wichtig, das Silan restlos zu entfernen. (evtl. noch für einige Minuten im Abzug stehen lassen, damit der Rest verdunstet)
Jetzt zieht man den Klebestreifen ab und entfernt die Klebstoffreste mit Ethanol. Das Präparat ist nun fertig und kann gestestet werden. Dazu stellt man die Schale schräg. Der unbeschichtete Bereich muss dabei waagerecht zum Gefälle (ca. 10°) stehen. Man gibt mit der Pasteurpipette vorsichtig Wasser in den oberen Teil der Petrischale. Wenn der Tropfen zu fließen beginnt, stoppt man die Wasserzugabe sofort.

Beobachtung


Das Wasser, im Video zur besseren Sichtbarkeit mit Methylblau angefärbt, läuft zuerst direkt nach unten. An der Stelle, die abgeklebt war, bildet sich eine Kante.

Erklärung

Auf der Glasoberfläche sind OH-Gruppen vorhanden. Das Trimethylchlorsilan reagiert mit diesen OH-Gruppen. Dabei entsteht Chlorwasserstoff.



Die beschichtete Oberfläche besteht aus hydrophoben Methylgruppen. Schematisch dargestellt sieht sie so aus:



Das Wasser kann mit den Methylgruppen keine zwischenmolekulare Bindungen eingehen. Der unbeschichtete Bereich verfügt noch immer über OH-Gruppen, mit denen das Wasser H-Brücken bilden kann. Diese, in Verbindung mit der Oberflächenspannung des Wassers, sorgen dafür, dass das Wasser in seinem "bevorzugten Bereich" bleibt und die Kante gebildet wird.

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