Concept d'hygroscopicité, substances hygroscopiques, exemples

La Hygroscopicité C'est la propriété que certaines substances possèdent pour absorber ou expulser les molécules d'eau vers, ou depuis l'environnement. Une substance hygroscopique a la capacité d'absorber (ou d'expulser) la vapeur d'eau autour, jusqu'à ce qu'une certaine humidité d'équilibre soit atteinte ou jusqu'à ce que la substance soit saturée.

Chaque substance a une humidité d'équilibre caractéristique. Lorsque l'environnement a ce degré d'humidité, la vitesse à laquelle la substance capture les molécules d'eau environnementales, équivaut à la quantité de molécules libérées.

Figure 1. Le gel de silice de silice est considéré comme une substance hygroscopique. Source: Pixabay.

Pour sa part, l'humidité de l'air est due à une vapeur d'eau atmosphérique.

La quantité de molécules de vapeur conservées dans l'air dépend de sa température. À une température plus élevée, une plus grande rétention des molécules d'eau dans l'air. Mais si l'humidité environnementale est supérieure à l'humidité à l'équilibre d'un certain matériau, le matériau capturera les molécules d'eau de l'environnement.

Les matériaux et les substances qui ont une humidité à faible équilibre sont utilisés comme séchoirs environnementaux, c'est le cas du gel de synthèse illustré à la figure 1 et au chlorure de calcium.

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Substances hygroscopiques

Les substances qui capturent l'air ou la vapeur d'eau liquide qui les entourent sont des substances hygroscopiques et sont utilisées comme dessiccants environnementaux, comme nous l'avons dit.

Quant au mécanisme d'action des substances hygroscopiques, il existe essentiellement deux types:

-Les molécules d'eau sont piégées dans la structure cristalline de la substance, sans réagir chimiquement avec elle.

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-Il y a une réaction chimique entre les molécules d'eau et la substance en question.

Dans le premier cas, il y a du sulfate de sodium, tandis que dans le deuxième cas se trouvent des métaux alcalins et hydrure, qui réagissent fortement avec l'eau.

Les autres substances ou matériaux hygroscopiques sont:

-Papier

-Fibres de coton

-Bois

-Sucre

-Chéri

-Certains alcools tels que l'éthanol et le méthanol

-Les sels tels que l'hydroxyde de sodium, le chlorure de calcium, le chlorure de sodium.

Certaines des substances hygroscopiques ont tendance à se dissoudre dans l'eau qu'ils absorbent, comme c'est le cas des sels, du sucre ou du miel. Une substance qui se dissout dans l'eau capturée par elle-même est appelée substance délicale.

Coefficient d'extension hygroscopique

Les matériaux ou les substances qui capturent l'humidité peuvent être élargis, dans ce cas, ils provoquent des efforts ou des tensions dans les matériaux environnants. Tel le cas des vieilles batteries qui capturent l'humidité environnementale, l'élargissement et l'éclatement de leur emballage.

Un autre cas similaire se produit avec les tapas plastifiées des livres, qui se composent d'un visage en carton qui absorbe l'humidité, tandis que le film plastique ne le fait pas. Dans un environnement très humide, le carton absorbe l'eau et se dilate, ce qui a donné que le couvercle soit impatient.

La caractéristique décrite dans le paragraphe précédent, de la dilatation différentielle par hydratation de deux matériaux différents, a été utilisée pour la construction d'instruments pour mesurer l'humidité environnementale, comme l'hygromètre.

L'hygromètre

L'hygromètre est l'instrument utilisé pour mesurer l'humidité environnementale. Les instruments conçus à cet effet font une mesure indirecte de l'humidité environnementale.

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Par exemple, cela peut être une variation mécanique due à l'absorption de l'humidité par la substance qui sert de capteur.

Figure 2. Hygromètre à bobine en spirale Bácapa (papier imprégné de métal - sel). Source: Wikimedia Commons.

La capacité électrique de deux plaques métalliques séparées par l'air peut changer légèrement, en raison de variations d'humidité dans l'environnement.

La résistivité électrique de certains matériaux peut également être sensible aux changements d'humidité environnementale. Ce sont ces propriétés qui sont utilisées comme capteurs d'humidité.

Il existe un type particulier d'hygromètre appelé Psychromètre qui calcule l'humidité en fonction de la différence de températures de deux thermomètres: l'un d'eux avec l'ampoule sec et l'autre avec l'ampoule humide.

Humidité relative

Les hygromètres mesurent généralement l'humidité relative de l'air. Ceci est défini comme le rapport entre l'humidité de l'air divisé entre l'humidité de l'air saturé et multiplié par 100. Par conséquent, l'humidité relative s'exprime facilement sous forme de pourcentage.

Une formule qui permet la détermination de l'humidité relative est la suivante:

R = 100 * (PV / PVS)

Dans cette expression PV C'est la pression de la vapeur et PVS Pression de vapeur de saturation.

Pour s'assurer que l'air est saturé de vapeur d'eau, il recherche Le point rocío. Il s'agit de réduire la température au point que l'air n'admet pas plus de vapeur d'eau et commence à se condenser sur des objets froids tels que les métaux et le verre.

La mesure de l'humidité au point de rosée est de 100% sur l'échelle d'humidité relative.

Humidité spécifique

Une autre ampleur très utile est Humidité spécifique. Il est défini comme la quantité de grammes de vapeur d'eau pour 1000 grammes d'air humide et pour le déterminer, la relation suivante est utilisée:

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W = 0.622 (PV / P)

Où le PV est la pression de la vapeur et P la pression d'air.

Exemples pratiques

- Exemple 1

Dans l'exemple suivant, l'hygroscopicité d'une brique de construction sera déterminée.

-La brique sèche est pesée avec un solde de précision de 0,5%.

-Ensuite, la brique est immergée pendant un certain temps dans l'eau, puis elle est laissée 20 minutes jusqu'à ce que tout excès d'eau soit. Après cela, la brique saturée pèse.

-Hygroscopicité Toi Il sera calculé comme ceci:

I = (poids saturé - poids sec) / poids sec * 100%

- Exemple 2 (expérience maison)

L'expérience suivante est une démonstration pratique et visuelle de l'hygroscopicité du bois, c'est-à-dire sa capacité à absorber l'eau et à produire une dilatation et des forces.

Cinq bâtons en bois sont pris et ils partent à mi-chemin, mais sans se séparer complètement. Ensuite, ils sont disposés en cercle comme celui illustré dans la figure suivante:

figure 3. Disposition initiale de bâtons secs et cassés en son centre. Source: Raulexperiments.Blogspot.com

Une goutte d'eau au centre est placée. Dès que la goutte d'eau tombe au centre de la disposition des bâtons en bois, il a tendance à se développer en raison de la adsorption (Il ne doit pas être confondu avec l'absorption) de l'eau à travers les fibres de bois.

En peu de temps, le bois semble prendre vie en raison de son expansion progressive et après environ 1 minute, le résultat est comme celui vu dans la figure suivante.

Figure 4. Disposition finale des bâtons en raison de l'adsorption d'humidité. Source: Raulexperiments.Blogspot.com

Les références

1. Bioestudio. 2 Clé des matériaux naturels. Hygroscopicité et diffusion de vapeur. Récupéré de: Mirancaballebioestudio.com
2. Raulexperimentos. Bois, anisotropie et hygroscopie: une étoile est née. Récupéré de: Raulexperimentos.Blogspot.com
3. Les tis. Hygroscopicy / Sorption Comportement. Récupéré de: Tis-GDV.de
4. Wikipédia. Hygromètre. Récupéré de: est.Wikipédia.com
5. Wikipédia. Hygroscopicité. Récupéré de: est.Wikipédia.com
6. Wikipédia. Humidité absolue. Récupéré de: est.Wikipédia.com
7. Wikipédia. L'humidité de l'air. Récupéré de: est.Wikipédia.com
8. Wikipédia. Humidité relative. Récupéré de: est.Wikipédia.com
9. Wikipédia. Hygroscopie. Récupéré de: dans.Wikipédia.com