Hygroscopique

Définition

Un milieu hygroscopique qualifie une matière ayant tendance à absorber ou adsorber l'humidité de l'air à des températures normales. La majorité des engrais sont hygroscopiques à différents niveaux pour faciliter leur solubilité. Un déshumidificateur d'intérieur joue ce rôle.

Un animal hygroscopique :

Le lézard Moloch horridus est un animal hygroscopique. Appelé le Moloch hérissé ou le Diable cornu, cet agame terrestre vit dans le désert australien. Il recueille l'humidité nocturne grâce à la rosée formée sur sa peau.

Explications

L'hygroscopie est la capacité de certaines substances à absorber l'humidité du milieu environnant. Elle concerne, comme l'hygrométrie, l'étude de l'humidité, de ses causes et de ses variations (en particulier l'humidité atmosphérique). Voir l'eau hygroscopique.

Leurs hygroscopicités s'expriment par leur humidité critique relative (HCR) à une température standard, en général 30 °C. Les engrais hygroscopiques ont besoin d'une attention toute particulière lors de leur stockage, surtout dans des conditions humides.

Le mot hydroscopique, similaire mais sans rapport, est parfois utilisé par erreur pour hygroscopique. Un hydroscope est un dispositif optique utilisé pour faire des observations profondes sous l'eau.

Composés hygroscopiques

Tous les composés qui attirent l'eau sous forme de vapeur ou de liquide provenant de leur environnement sont hygroscopiques, c'est pourquoi ils sont souvent utilisés comme dessicants.

Certains des composés hygroscopiques réagissent chimiquement avec l'eau comme les hydrures ou les métaux alcalins. D'autres le piègent comme de l'eau d'hydratation dans sa structure cristalline comme c'est le cas du sulfate de sodium. L'eau peut également être adsorbée physiquement. Dans ces deux derniers cas, la rétention est réversible et l'eau peut être désorbée. Dans le premier cas, ayant réagi, il ne peut pas être récupéré de manière simple. Ces processus sont exothermiques.

Pour chaque substance, il y a une humidité d'équilibre, c'est-à-dire une teneur en humidité de l'atmosphère à laquelle le matériau récupère l'humidité de l'environnement à la même vitesse que celle qui la libère. Si l'humidité ambiante est inférieure à cette valeur d'équilibre, le matériau séchera, si l'humidité est plus élevée, il humidifiera. Ainsi, certains minéraux tels que le chlorure de calcium sont capables de capturer l'eau de l'atmosphère dans presque toutes les conditions, parce que leur humidité d'équilibre est très faible. Des substances comme celles-ci sont utilisées comme dessiccateurs. D'autres exemples sont l'acide sulfurique, le gel de silice, etc. Voir l'humidité critique relative (HCR).

Noyaux hygroscopiques

Les noyaux hygroscopiques (matériaux hygroscopiques) font référence aux particules de sels ou de gouttelettes de solutions salines, provenant principalement des mers et des océans, sur lesquelles se condense l'humidité de l'air dans l'atmosphère. Une fois dans l'atmosphère, ils commencent à entrer en contact avec les gouttelettes d'humidité et à s'y dissoudre. Comme la pression de vapeur de la solution est inférieure à celle de l'eau pure, la vapeur se condense jusqu'à former des gouttes plus grosses qui finissent par précipiter sous la pluie. L'une des méthodes pour provoquer artificiellement la pluie est précisément de disséminer des noyaux hygroscopiques dans les nuages.

Le liquide de frein dans les automobiles est également un exemple de liquide hygroscopique. Nous devons faire attention à ne pas le toucher et éviter les déversements. Dans le véhicule a un effet de décapage de la peinture du corps. Il a un haut point d'ébullition, donc il sert à résister à des températures élevées (300 °C). Il se compose généralement d'alcools ou de glycérines.

Composés vs. matériaux hygroscopiques

En raison de leur affinité pour l'humidité atmosphérique, les matériaux hygroscopiques peuvent nécessiter un stockage dans des récipients scellés. Lorsqu'elles sont ajoutées à des aliments ou à d'autres matières dans le but exprès de maintenir la teneur en humidité, ces substances sont connues sous le nom d'humectants.

Les matériaux et les composés présentent des propriétés hygroscopiques différentes, et cette différence peut entraîner des effets néfastes, tels que la concentration des contraintes dans les matériaux composites. Le volume d'un matériau particulier ou composé est affecté par l'humidité ambiante et peut être considéré comme son coefficient de dilatation hygroscopique (aussi appelé coefficient de dilatation de l'humidité) ou le coefficient de contraction hygroscopique; la différence entre les deux termes étant une différence de convention de signe.

Déliquescence

Les matières déliquescentes sont des substances (principalement des sels) qui ont une forte affinité chimique pour l'humidité et qui absorbent des quantités relativement élevées d'eau si elles sont exposées à l'atmosphère, formant une solution liquide. Des exemples de substances déliquescentes sont : le chlorure de calcium, le chlorure ferrique, le chlorure de magnésium, le chlorure de zinc, le carbonate de potassium, l'hydroxyde de potassium et l'hydroxyde de sodium.

En raison de leur grande affinité pour l'eau, ces substances sont souvent utilisées comme dessiccants.

Exemples

Un exemple de substance hygroscopique est le papier, en particulier le chanvre ou d'autres fibres, ou le biodiesel, qui absorbe l'eau jusqu'à environ 1 200 ppm. D'autres substances hygroscopiques sont, par exemple, le chlorure de sodium, l'alcool éthylique, l'alcool méthylique, la chaux vive (oxyde de calcium), l'acide sulfurique concentré et l'hydroxyde de sodium concentré.

Polymères

De nombreux polymères techniques sont hygroscopiques, y compris le nylon, l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène), le polycarbonate, la cellulose et le PMMA (acrylique, polyméthacrylate de méthyle).

D'autres polymères, tels que le polyéthylène et le polystyrène, n'absorbent normalement pas beaucoup d'humidité, mais sont capables de transporter une humidité importante sur leur surface lorsqu'ils sont exposés à de l'eau liquide.

Le nylon de type 6 peut absorber jusqu'à 9,5 % de son poids en humidité.

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