Υγροσκοπία

Υγροσκοπία είναι το φαινόμενο της λήψης και διατήρησης μορίων νερού από το περιβάλλον, συνήθως σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτό επιτυγχάνεται είτε με προσρόφηση είτε με απορρόφηση με την απορροφούμενη ή προσροφούμενη ουσία να αλλάζει κάπως από φυσική άποψη. Αυτό μπορεί να συμβεί με αύξηση στον όγκο, το σημείο βρασμού, το ιξώδες ή άλλα φυσικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες της ουσίας, επειδή τα μόρια του νερού μπορούν να αιωρούνται μεταξύ των μορίων της ουσίας.  

Οι υγροσκοπικές ουσίες περιλαμβάνουν ίνες κυτταρίνης (όπως βαμβάκι και χαρτί), ζάχαρη, καραμέλα, μέλι, γλυκερίνη, αιθανόλη, μεθανόλη, θειικό οξύ, πολλά χημικά λιπάσματα, πολλά άλατα (συμπεριλαμβανομένου του επιτραπέζιου αλατιού) και ένα ευρύ φάσμα άλλων ουσιών.

Ο χλωριούχος ψευδάργυρος και το χλωριούχο ασβέστιο, καθώς και το υδροξείδιο του καλίου και το υδροξείδιο του νατρίου (και πολλά άλλα άλατα), είναι τόσο υγροσκοπικά που διαλύονται αμέσως στο νερό που απορροφούν. Το θειικό οξύ δεν είναι υγροσκοπικό μόνο στην πυκνή μορφή του, αλλά τα διαλύματά του είναι υγροσκοπικά μέχρι και 10 % κατ' όγκο ή και πιο κάτω.  Ένα υγροσκοπικό υλικό τείνει να γίνει υγρό και πηχτό όταν εκτίθεται σε υγρό αέρα (όπως το αλάτι μέσα σε αναδευτήρες αλάτων κατά τη διάρκεια υγρού καιρού).

Λόγω της συγγένειας τους με την ατμοσφαιρική υγρασία, τα υγροσκοπικά υλικά μπορεί να χρειάζονται αποθήκευση σε σφραγισμένα δοχεία. Όταν προστίθενται ουσίες στα τρόφιμα ή σε άλλα υλικά με σκοπό τη διατήρηση της περιεχόμενης υγρασίας, αυτές οι ουσίες ονομάζονται υγροσκοπικές ουσίες ή υγροποιητές (humectants).

Υλικά και ενώσεις επιδεικνύουν διαφορετικές υγροσκοπικές ιδιότητες και αυτή η διαφορά μπορεί να οδηγήσει σε επιβλαβή αποτελέσματα, όπως συγκέντρωση τάσεων σε σύνθετα υλικά. Ο όγκος ενός συγκεκριμένου υλικού ή ένωσης επηρεάζεται από την περιβαλλοντική υγρασία και μπορεί να θεωρηθεί ως ο συντελεστής της υγροσκοπικής μεταβολής του (CHE ή CME ή CHC).

Οι διαφορές στην υγρασία μπορούν να παρατηρηθούν συχνά στα εξώφυλλα των πλαστικοποιημένων βιβλίων, όπου σε μια ξαφνική αλλαγή της περιβαλλοντικής υγρασίας το εξώφυλλο του βιβλίου κάμπτεται προς τα έξω ως προς το υπόλοιπο βιβλίο. Η μη πλαστικοποιημένη πλευρά του εξώφυλλου απορροφά περισσότερη υγρασία από την πλαστικοποιημένη πλευρά και αυξάνεται σε εμβαδόν, προκαλώντας μια τάση που καμπυλώνει το εξώφυλλο προς την πλαστικοποιημένη πλευρά. Αυτό είναι παρόμοιο με τη λειτουργία του διμεταλλικού ελάσματος στο θερμοστάτη. Φτηνά υγρόμετρα με δίσκο χρησιμοποιούν αυτήν την αρχή χρησιμοποιώντας ένα συσπειρωμένο έλασμα. Η υγρασιοδιάλυση (Deliquescence) είναι η διεργασία κατά την οποία μια ουσία απορροφά υγρασία από την ατμόσφαιρα μέχρι να διαλυθεί στο απορροφούμενο νερό και να σχηματίσει διάλυμα. Η υγρασιοδιάλυση συμβαίνει όταν η τάση ατμών του διαλύματος που σχηματίζεται είναι μικρότερη από τη μερική πίεση των ατμών του νερού στον αέρα.

Το φαινόμενο είναι διαφορετικό από την τριχοειδή έλξη, μια διεργασία όπου το γυαλί ή άλλες στερεές ουσίες έλκουν το νερό, αλλά δεν μεταβάλλονται στη διεργασία (π.χ., τα μόρια του νερού δεν αιωρούνται μεταξύ των μορίων του γυαλιού), αν και κάποιες παρόμοιες δυνάμεις επεμβαίνουν εδώ. 

Η παρόμοια ακουστικά λέξη υδροσκοπικός δεν σχετίζεται με τη λέξη υγροσκοπικός. Ένα υδροσκόπιο είναι μια οπτική συσκευή που χρησιμοποιείται για παρατηρήσεις βαθιά κάτω από το νερό.

Μηχανικές ιδιότητες 
Η ποσότητα της υγρασίας που κρατιέται από υγροσκοπικά υλικά είναι συνήθως ανάλογη προς τη σχετική υγρασία. Οι πίνακες που περιέχουν αυτήν την πληροφορία μπορούν να βρεθούν σε πολλά εγχειρίδια μηχανικής και είναι επίσης διαθέσιμα από τους προμηθευτές των υλικών.

Η υγροσκοπία παίζει επίσης ένα σημαντικό ρόλο στη μηχανική των πλαστικών υλικών. Κάποια πλαστικά είναι υγροσκοπικά, ενώ κάποια άλλα δεν είναι.

Βιολογία

Οι σπόροι μερικών χόρτων έχουν υγροσκοπικές επεκτάσεις που λυγίζουν με τις μεταβολές στην υγρασία, με αποτέλεσμα τη διασπορά τους στο έδαφος.  Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το χορτάρι Hesperostipa comata. Κάθε σπόρος έχει ένα άγανο που συστρέφεται αρκετές φορές όταν ελευθερώνεται ο σπόρος. Αυξημένη υγρασία προκαλεί το ξετύλιγμα και με την ξήρανση την επανασυστροφή του και το άνοιγμα του σπόρου στο έδαφος.

Οι αγκαθωτοί δράκοι συλλέγουν υγρασία την ξηρή περίοδο μέσω της νυκτερινής συμπύκνωσης του δρόσου που σχηματίζεται στο δέρμα τους και διοχετεύεται στα στόματά τους σε υγροσκοπικούς αύλακες μεταξύ των αγκαθιών του δέρματός τους. Το νερό συλλέγεται επίσης σε αυτούς τους αύλακες όταν βρέχει. Η τριχοειδής δράση επιτρέπει στη σαύρα να ρουφά το νερό από όλο το σώμα της.

Υγρασιοδιάλυση (Deliquescence)
Υγρασιοδιαλυτικά υλικά (Deliquescent materials) είναι ουσίες (κυρίως άλατα) που έχουν ισχυρή χημική συγγένεια με την υγρασία και απορροφούν σχετικά μεγάλες ποσότητες νερού από την ατμόσφαιρα της Γης αν εκτεθούν σε αυτή, σχηματίζοντας ένα υδατικό διάλυμα. Στα υγρασιοδιαλυτικά άλατα περιλαμβάνονται το χλωριούχο ασβέστιο, το χλωριούχο μαγνήσιο, ο χλωριούχος ψευδάργυρος, το ανθρακικό κάλιο, ο καρναλίτης, ο εναμμώνιος κιτρικός σίδηρος(ΙΙΙ), το υδροξείδιο του καλίου, ο χλωριούχος σίδηρος(ΙΙΙ) και το υδροξείδιο του νατρίου. Λόγω της πολύ υψηλής τους χημικής συγγένειας με το νερό, αυτές οι ουσίες χρησιμοποιούνται συχνά ως ξηραντικά, που είναι επίσης μια εφαρμογή και για το πυκνό θειικό οξύ και για το φωσφορικό οξύ. Αυτές οι ενώσεις χρησιμοποιούνται στη χημική βιομηχανία για να αφαιρούν το νερό που παράγεται από χημικές αντιδράσεις.

Πολυμερή
Πολλά μηχανικά πολυμερή είναι υγροσκοπικά, που συμπεριλαμβάνουν το νάιλον, το ακρυλονιτρίλιο-βουταδιένιο-στυρένιο (ABS), τα πολυκαρβονικά, κυτταρίνη και πολυ(μεθυλακρυλικό μεθύλιο).

Άλλα πολυμερή, όπως το πολυαιθυλένιο και το πολυστυρένιο, δεν απορροφούν κανονικά πολλή υγρασία, αλλά μπορούν να μεταφέρουν σημαντική υγρασία στην επιφάνειά τους όταν εκτίθενται σε υγρό νερό.

Το νάιλον-6 μπορεί να απορροφήσει μέχρι το 9,5% του βάρους του σε υγρασία.

Εφαρμογές στο ψήσιμο
Οι υγροσκοπικές ιδιότητες διαφόρων ουσιών στο ψήσιμο χρησιμοποιούνται συχνά για να επιτευχθούν διαφορές στην περιεχόμενη υγρασία και συνεπώς στη τραγανότητα. Διάφορα είδη σακχάρων χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές ποσότητες για να δώσουν ένα τραγανό αφράτο μπισκότο, αντί για ένα μαλακό, δυσκολομάσητο κέικ. Σάκχαρα, όπως το μέλι, η μαύρη ζάχαρη και η μελάσα είναι παραδείγματα γλυκαντικών που χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν περισσότερη υγρά κέικ.

Παραπομπές

Brownell Technical Definitions

Εξωτερικοί σύνδεσμοι
 Video of Deliquescense of Calcium Chloride 
 The movement of hygroscopic organic salts 
Χημικές ιδιότητες