Гигроскопия - Hygroscopy
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Июль 2009 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Гигроскопия это феномен привлечения и удержания воды молекулы либо через поглощение или же адсорбция из окружения среда, который обычно находится при нормальной или комнатной температуре. Если молекулы воды становятся взвешенными среди молекул вещества, адсорбирующие вещества могут физически измениться, например, изменив объем, точку кипения, вязкость или некоторые другие физические характеристики или свойства вещества.
Этимология и произношение
Слово гигроскопия (/часаɪˈɡрɒskəпя/) использует комбинирование форм из гигро- и -скопия. В отличие от других -скопия словом, это больше не относится к режиму просмотра или изображения. Так и началось со слова гигроскоп имея в виду устройства для измерения уровня влажности в 1790-х годах. В этих гигроскопах использовались материалы, такие как шерсть некоторых животных, которые заметно меняли форму и размер, когда становились влажными. Такие материалы тогда назывались гигроскопичный потому что они подходили для изготовления гигроскопа. Однако в конце концов слово гигроскоп перестали использоваться для любого такого инструмента в современном использование. Но слово гигроскопичный (стремясь удерживать влагу) жили, и, следовательно, также гигроскопия (возможность сделать это). В настоящее время прибор для измерения влажности называется гигрометр (гигро- + -метр).
Обзор
Гигроскопические вещества включают целлюлоза волокна (например, хлопок и бумага), сахар, карамель, медовый, глицерин, этиловый спирт, дерево, метанол, серная кислота, много химикатов удобрений, много соли (например, хлорид кальция, основания, например, гидроксид натрия и т. д.), а также множество других веществ.[1]
Если соединение растворяется в воде, то это считается гидрофильный.[2]
Хлорид цинка и хлорид кальция, а также гидроксид калия и едкий натр (и много разных соли ), настолько гигроскопичны, что легко растворяются в поглощаемой воде: это свойство называется расплывание. Не только серная кислота гигроскопичен в концентрированной форме, но его растворы гигроскопичны до концентраций 10% об. / об. или ниже. Гигроскопичный материал будет становиться влажным и липким при воздействии влажного воздуха (например, соли внутри солонки во влажную погоду).
Из-за их близости к атмосферный влага, гигроскопичные материалы могут потребовать хранения в герметичных контейнерах. При добавлении в пищевые продукты или другие материалы с явной целью поддержания содержание влаги, такие вещества известны как увлажнители.
Материалы и соединения обладают разными гигроскопическими свойствами, и это различие может приводить к пагубным эффектам, таким как концентрация напряжений в композитные материалы. Объем конкретного материала или соединения зависит от влажности окружающей среды и может считаться его коэффициентом гигроскопического расширения (CHE) (также называемым CME или коэффициентом расширения влаги) или коэффициентом гигроскопического сжатия (CHC) - разницей между два термина представляют собой разницу в знаках.
Различия в гигроскопичности можно наблюдать в ламинированных пластиком обложках книг в мягкой обложке - часто во внезапно влажной среде обложка книги откручивается от остальной части книги. Неламинированная сторона крышки впитывает больше влаги, чем ламинированная сторона, и ее площадь увеличивается, вызывая напряжение, которое скручивает крышку в сторону ламинированной стороны. Это похоже на функцию термостата. биметаллическая лента. Недорогой наборный гигрометры используйте этот принцип, используя спиральную полосу. Деликатность - это процесс, при котором вещество поглощает влагу из атмосферы до тех пор, пока оно не растворяется в поглощенной воде и не образует раствор. Деликатность возникает, когда давление газа образующегося раствора меньше парциального давления водяного пара в воздухе.
Хотя здесь действуют некоторые аналогичные силы, он отличается от капиллярное притяжение, процесс, при котором стекло или другие твердые вещества притягивают воду, но не изменяются в процессе (например, молекулы воды не становятся взвешенными между молекулами стекла).
Инженерные свойства
Количество влаги, удерживаемой гигроскопическими материалами, обычно пропорционально относительной влажности. Таблицы, содержащие эту информацию, можно найти во многих технических справочниках, а также у поставщиков различных материалов и химикатов.
Гигроскопия также играет важную роль в разработке пластических материалов. Некоторые пластмассы гигроскопичны, а другие нет.
Биология
Семена некоторых трав имеют гигроскопичные выступы, которые изгибаются при изменении влажности, позволяя им рассыпаться по земле. Пример - игла с ниткой, Hesperostipa comata.[3] У каждого семени есть ость который скручивается на несколько оборотов при высвобождении семян. Повышенная влажность заставляет его раскручиваться, а после высыхания снова перекручиваться, тем самым просверливая семена в землю.
Колючие драконы собирать влагу в сухой пустыне за счет ночной конденсации роса который образуется на их коже и направляется ко рту в гигроскопичных канавках между шипами на их коже. Во время дождя в этих канавках также собирается вода. Капиллярное действие позволяет ящерице всасывать воду со всего своего тела.
Слабость
Деликатность, как и при гигроскопии, также характеризуется сильным близость за воды и склонность поглощать влага от атмосфера если подвергнуться этому. Однако, в отличие от гигроскопии, плавучесть включает поглощение воды, достаточной для образования водного решение. Большинство расплывающихся материалов соли, включая хлорид кальция, хлорид магния, хлорид цинка, хлорид железа, карналлит, карбонат калия, фосфат калия, цитрат аммония железа, нитрат аммония, гидроксид калия, и едкий натр. Из-за их очень высокого близость для воды эти вещества часто используются как осушители, также приложение для концентрированных серный и фосфорные кислоты. Некоторые расплывающиеся соединения используются в химической промышленности для удаления воды, образующейся в результате химических реакций (см. Сушильная трубка ).[4]
Полимеры
Многие инженерные полимеры гигроскопичны, в том числе нейлон, АБС, поликарбонат, целлюлоза, и полиметилметакрилат).
Другие полимеры, такие как полиэтилен и полистирол, обычно не впитывают много влаги, но могут нести значительную влажность на своей поверхности при контакте с жидкой водой.[5]
Нейлон типа 6 может абсорбировать до 9,5% влаги от своего веса.[6]
Применение в выпечке
Использование гигроскопических свойств различных веществ в выпечка часто используются для достижения различий в содержании влаги и, следовательно, хрусткости. Различные сорта сахара используются в разных количествах для производства хрустящего хрустящего печенья (Великобритания: бисквит) по сравнению с мягким жевательным пирогом. Сахара, такие как медовый, коричневый сахар, и патока являются примерами подсластителей, используемых для создания более влажных жевательных пирогов.[7]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ «Гигроскопические соединения». hygroscopiccycle.com. IBERGY. Получено 7 апреля, 2017.
- ^ «ИЮПАК - гидрофильный (H02906)». goldbook.iupac.org. Дои:10.1351 / goldbook.h02906. Получено 2019-09-09.
- ^ Информационная система по пожарным эффектам, виды: Hesperostipa comata Лесная служба Министерства сельского хозяйства США.
- ^ Уэллс, Микки; Вуд, Дэниел; Санфтлбен, Рональд; Шоу, Келли; Хоттовы, Джефф; Вебер, Томас; Жоффруа, Жан-Мари; Алкир, Тодд; Опорожнение; Сарабия, Рафаэль (июнь 1997 г.). «Карбонат калия как осушающий агент в шипучих таблетках». Международный журнал фармацевтики. 152 (2): 227–235. Дои:10.1016 / S0378-5173 (97) 00093-8.
- ^ Шварц, С., Гудман, С. (1982). Пластмассовые материалы и процессы, Van Nostrand Reinhold Company Inc. ISBN 0-442-22777-9, стр.547
- ^ «НЕЙЛОН». sdplastics.com. San Diego Plastics, Inc. Получено 7 апреля, 2017.
- ^ Слоан, Т. О'Конор. Факты, которые стоит знать, отобраны в основном из журнала Scientific American для домашних хозяйств, мастерских и фермерских хозяйств и содержат практическую и полезную информацию для каждой отрасли промышленности. Хартфорд: S. S. Scranton and Co. 1895.