Concetto di igroscopicità, sostanze igroscopiche, esempi

IL Igroscopicità È la proprietà che alcune sostanze possiedono per assorbire o espellere molecole d'acqua o dall'ambiente circostante. Una sostanza igroscopica ha la capacità di assorbire (o espellere) il vapore acqueo attorno ad essa, fino a raggiungere un po 'di umidità di equilibrio o fino a quando la sostanza è satura.

Ogni sostanza ha un'umidità di equilibrio caratteristica. Quando l'ambiente ha quel grado di umidità, la velocità con cui la sostanza cattura molecole di acqua ambientale, è uguale alla quantità di molecole rilasciate.

Figura 1. Il gel di silice silice è considerato una sostanza igroscopica. Fonte: Pixabay.

Da parte sua, l'umidità dell'aria è dovuta al vapore d'acqua atmosferico.

La quantità di molecole di vapore trattenute nell'aria dipende dalla sua temperatura. A una temperatura più elevata, una maggiore ritenzione di molecole d'acqua nell'aria. Ma se l'umidità ambientale è al di sopra dell'umidità di equilibrio di un determinato materiale, il materiale catturerà molecole d'acqua dall'ambiente.

I materiali e le sostanze che hanno un'umidità a basso equilibrio sono usati come essiccatori ambientali, questo è il caso del gel syntico mostrato nella Figura 1 e nel cloruro di calcio.

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Sostanze igroscopiche

Le sostanze che catturano l'aria o il vapore acqueo liquido che li circondano sono sostanze igroscopiche e sono usate come essiccanti ambientali, come abbiamo detto.

Per quanto riguarda il meccanismo d'azione delle sostanze igroscopiche, ci sono fondamentalmente due tipi:

-Le molecole d'acqua sono intrappolate nella struttura cristallina della sostanza, senza reagire chimicamente con essa.

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-C'è una reazione chimica tra le molecole d'acqua e la sostanza in questione.

Nel primo caso c'è solfato di sodio, mentre nel secondo caso ci sono metalli alcalini e idruri, che reagiscono fortemente con l'acqua.

Altre sostanze o materiali igroscopici sono:

-Carta

-Fibre di cotone

-Legna

-Zucchero

-Miele

-Alcuni alcoli come etanolo e metanolo

-Sali come idrossido di sodio, cloruro di calcio, cloruro di sodio.

Alcune delle sostanze igroscopiche tendono a dissolversi nell'acqua che assorbono, come nel caso di sali, zucchero o miele. Viene chiamata una sostanza che si dissolve nell'acqua catturata da sola sostanza delicata.

Coefficiente di espansione igroscopica

I materiali o le sostanze che catturano l'umidità possono essere ampliati, in questo caso causano sforzi o tensioni nei materiali circostanti. Tale il caso delle vecchie batterie che catturano l'umidità ambientale, espandendo e scoppiando il loro avvolgimento.

Un altro caso simile si verifica con le tapas plastificate dei libri, che consistono in una faccia di cartone che assorbe l'umidità, mentre il film di plastica non lo fa. In un ambiente molto umido il cartone assorbe l'acqua e si dilata, risultando che il coperchio sia desideroso.

La caratteristica descritta nel paragrafo precedente, della dilatazione differenziale mediante idratazione di due diversi materiali, è stata utilizzata per la costruzione di strumenti per misurare l'umidità ambientale, come l'igrometro.

L'igrometro

L'igrometro è lo strumento utilizzato per misurare l'umidità ambientale. Gli strumenti progettati a tale scopo effettuano una misurazione indiretta dell'umidità ambientale.

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Ad esempio può essere una variazione meccanica dovuta all'assorbimento dell'umidità da parte della sostanza che funge da sensore.

figura 2. Igrometro a spirale Bácapa (metallo - carta impregnata di sale). Fonte: Wikimedia Commons.

La capacità elettrica di due piastre metalliche separate dall'aria può cambiare leggermente, a causa delle variazioni di umidità nell'ambiente.

La resistività elettrica di alcuni materiali può anche essere sensibile ai cambiamenti di umidità ambientale. Sono queste proprietà che vengono utilizzate come sensori di umidità.

C'è un particolare tipo di igrometro chiamato Psicrometro che calcola l'umidità in base alla differenza di temperatura di due termometri: uno di essi con il bulbo secco e l'altro con il bulbo umido.

RH

Gli igrometri generalmente misurano l'umidità relativa dell'aria. Questo è definito come il rapporto tra l'umidità dell'aria divisa tra l'umidità dell'aria satura e moltiplicata per 100. Pertanto l'umidità relativa è espressa comodamente in una forma percentuale.

Una formula che consente la determinazione dell'umidità relativa è la seguente:

R = 100* (PV / PVS)

In questa espressione Pv È la pressione del vapore e PV Pressione del vapore di saturazione.

Per garantire che l'aria sia satura di vapore acqueo, cerca Il punto Rocío. Questo per ridurre la temperatura al punto che l'aria non ammette più vapore acqueo e inizia a condensare su oggetti freddi come metalli e vetro.

La misura dell'umidità nel punto di rugiada è al 100% sulla scala di umidità relativa.

Umidità specifica

Un'altra grandezza molto utile è Umidità specifica. È definito come la quantità di grammi di vapore acqueo per 1000 grammi di aria umida e per determinarla viene utilizzata la seguente relazione:

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W = 0.622 (PV / P)

Dove il fotovoltaico è la pressione del vapore e p la pressione dell'aria.

Esempi pratici

- Esempio 1

Nell'esempio seguente, verrà determinata l'igroscopicità di un mattone di costruzione.

-Il mattone secco è pesato con un equilibrio di precisione dello 0,5%.

-Quindi il mattone viene immerso per un po 'di tempo in acqua, quindi viene lasciato 20 minuti fino a quando eventuali problemi di acqua in eccesso. Dopodiché il mattone saturo è pesante.

-Igroscopicità Yo Sarà calcolato in questo modo:

I = (peso saturo - peso a secco) / peso secco * 100%

- Esempio 2 (esperimento fatto in casa)

Il seguente esperimento è una dimostrazione pratica e visiva dell'igroscopicità del legno, cioè la sua capacità di assorbire l'acqua e produrre dilatazione e forze.

Vengono presi cinque bastoncini di legno e lasciano a metà strada, ma senza separarsi completamente. Quindi sono disposti in un cerchio come quello mostrato nella figura seguente:

Figura 3. Disposizione iniziale di bastoncini secchi e rotti al centro. Fonte: Raulexperiments.Blogspot.com

Viene posizionata una goccia d'acqua al centro. Non appena la goccia d'acqua cade al centro della disposizione dei bastoncini di legno, tende ad espandersi a causa del adsorbimento (Non dovrebbe essere confuso con l'assorbimento) di acqua attraverso le fibre di legno.

In breve tempo, Wood sembra prendere vita a causa della sua graduale espansione e dopo circa 1 minuto, il risultato è come quello visto nella figura seguente.

Figura 4. Disposizione finale dei bastoncini dovuti all'adsorbimento dell'umidità. Fonte: Raulexperiments.Blogspot.com

Riferimenti

1. Bioestudio. 2 chiave per i materiali naturali. Diffusione di igroscopicità e vapore. Estratto da: Mirancaballestudio.com
2. Raulexperimentos. Legno, anisotropia e igroscopia: una stella nasce. Estratto da: Raulexperimentos.Blogspot.com
3. Tis. Comportamento igroscopicy / assorbimento. Recuperato da: tis-gdv.Di
4. Wikipedia. Igrometro. Recuperato da: è.Wikipedia.com
5. Wikipedia. Igroscopicità. Recuperato da: è.Wikipedia.com
6. Wikipedia. Umidità assoluta. Recuperato da: è.Wikipedia.com
7. Wikipedia. Umidità aerea. Recuperato da: è.Wikipedia.com
8. Wikipedia. RH. Recuperato da: è.Wikipedia.com
9. Wikipedia. Igroscopia. Recuperato da: in.Wikipedia.com