Skákalka z vodného skla

Vodné sklo je hustý, sirupovitý vodný roztok kremičitanu sodného. Zjednodušene ho zapisujeme ako $\text{Na}_2\text{SiO}_3$, v skutočnosti ide o zmes kremičitanov s rôznym pomerom $\text{Na}_2\text{O}$ a $\text{SiO}_2$. Vyrába sa tavením kremenného piesku so sódou (uhličitanom sodným):

$$\text{SiO}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{SiO}_3 + \text{CO}_2$$

Vzniknutá sklovitá hmota sa rozpustí vo vode pri vysokej teplote a tlaku. V roztoku sú kremičitanové anióny, v ktorých je každý atóm kremíka obklopený štyrmi atómami kyslíka. Niektoré z nich nesú záporný náboj ($\text{Si–O}^-$ s katiónom $\text{Na}^+$), iné sú v podobe skupín $\text{Si–OH}$. Kremičitanové jednotky sú vo vodnom skle len krátke a obklopené vodou, preto je roztok tekutý.

Keď k vodnému sklu prilejeme etanol, stane sa niekoľko vecí naraz:

1. Etanol odoberá vodu. Kremičitan sodný sa v etanole nerozpúšťa. Etanol sa mieša s vodou a „vytiahne“ ju spomedzi kremičitanových jednotiek, tie sa k sebe priblížia a vyzrážajú sa ako biela hmota.

2. Jednotky sa spájajú do reťazcov. Keď sa dve skupiny $\text{Si–OH}$ stretnú, odštiepi sa molekula vody a vznikne kyslíkový mostík $\text{Si–O–Si}$. Takejto reakcii hovoríme kondenzácia:

$$\text{≡Si–OH} + \text{HO–Si≡} \rightarrow \text{≡Si–O–Si≡} + \text{H}_2\text{O}$$

Opakovaním vznikajú dlhé reťazce a medzi nimi priečne väzby. Polymér je zosieťovaný, podobne ako sliz v pokuse Výroba svietiaceho slizu, len kostra tu nie je z uhlíka, ale z kremíka a kyslíka.

3. Etanol sa čiastočne naviaže. Časť skupín $\text{–OH}$ na kremíku môže etanol nahradiť etoxyskupinou $\text{–OC}_2\text{H}_5$:

$$\text{≡Si–OH} + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \rightarrow \text{≡Si–OC}_2\text{H}_5 + \text{H}_2\text{O}$$

Objemné etoxyskupiny bránia tomu, aby sa sieť úplne zomkla ako v tvrdom skle. Reťazce zostávajú trochu pohyblivé a hmota je pružná ako guma. Podobná reakcia alkoholu s kyselinou, pri ktorej vzniká ester, prebieha v pokuse Trimetylester kyseliny boritej.

Pri stláčaní v dlaniach z hmoty vytláčame prebytočnú kvapalinu a zhutňujeme ju. Loptička je spočiatku mokrá a drobí sa, po chvíli miesenia však drží pokope a odráža sa.