SiOHryhmät

SiOHryhmät, eli silanoliryhmät, ovat Si–OH-ryhmiä, joita esiintyy piidioksidin ja muiden silikonidioksidipintojen pinnalla. Ne muodostuvat, kun pinnalle syntyvät Si–O–Si- tai Si–O–M-sidokset hydrolysoituvat veden vaikutuksesta, jolloin pintaan jää hydroksyyliryhmäja. Silanoliryhmät ovat yleisiä esimerkiksi yhdessä kvartsin ja zeoliittien kaltaisissa piidioksidipinnoitteissa sekä kemiallisesti käsitellyissä nanokomposiittipinnoitteissa.

SiOH-ryhmät voidaan jakaa erilaisten piirteiden mukaan: yksittäisiä (isolated) silanoliryhmiä, jotka ovat erillään toisistaan; vierekkäisiä tai vuorovaikutuksessa olevia parilöityjä silanoleja (vicinal silanols); sekä geminaalisia silanoliryhmiä, joissa on kaksi –OH-ryhmää samalla piin atomin ympärillä. Silanolien happamuus ja reaktiivisuus vaihtelee ympäristön mukaan; ne voivat toimia Brønsted- tai tilapäisesti happona ja niiden protolyysi on pH:sta riippuvaa, jolloin pinnan Si–O−-anionssa muodostuu.

Rajoittaminen ja muokkaus: Silanoliryhmät syntyvät kosteuden vaikutuksesta ja vähenevät korkeilla lämpötiloilla, kun Ne dehydratoituvat ja muodostavat siloksaanirakenteita Si–O–Si. Pintakäsittelyt, kosteusolosuhteet sekä kuumuus vaikuttavat silanolien tiheyteen ja jakaumaan pinnalla. Näin ollen silanoliryhmien määrä ja luonne voivat hallita pinnan hydrophilisiä ominaisuuksia sekä reaktiivisuutta.

Käyttökohteet ja merkitys: Silanoliryhmät toimivat aktiivisina paikkoina katalyyttisissä reaktioissa, sekä pintaan organosilaanien graftaukseen ja biomolekyylien kiinnittymiseen, koska ne voivat muodostaa Si–O–M- tai Si–O–R-sidoksia. Niitä hyödynnetään myös veden adsorptiossa, metalien kiinnityksessä sekä pinnan radio- ja biosensorisovelluksissa. Tunnistaminen ja karakterisointi suoritetaan muun muassa infrared-spektroskopian, solid-state NMR:n ja lämpödesorptioksen (TPD) avulla.