Гигроскопичность (от греч. hygros — влажный и skopeo — наблюдаю) — свойство материалов поглощать (сорбировать) влагу из воздуха.
Гигроскопичностью обладают:
- смачиваемые водой (гидрофильные) материалы капиллярно-пористой структуры (древесина, зерно и др.), в тонких капиллярах которых происходит конденсация влаги (см. Капиллярная конденсация);
- хорошо растворимые в воде вещества (пищевая соль, сахар, концентрированная серная кислота и др.), особенно химические соединения, образующие с водой кристаллогидраты.
Пример гигроскопического вещества — биодизель, он поглощает воду приблизительно 1200 частей на миллион (PPM). Примерами также являются: мёд, этанол, метанол, глицерин, концентрированная серная кислота, концентрированный раствор гидроксида натрия, безводный хлорид кальция. Причём последний настолько гигроскопичен, что в конце концов распадается в воде, которую поглощает.
Количество поглощаемой воды зависит не только от природы тела, но и от величины его поверхности, температуры и влажности воздуха. Одно и то же тело удерживает воды тем больше, чем оно рыхлее, чем ниже температура и влажнее воздух. Количество поглощённой пористым материалом влаги (гигроскопическая влажность, Wгиг) возрастает с увеличением влагосодержания воздуха, достигая максимума при относительной влажности воздуха 100%. Для древесины максимальная Wгиг ~30% (по массе), для пшеницы ~36%.
Знание гигроскопичности материала важно для расчёта процессов сушки и увлажнения: гигроскопичность учитывается при длительном хранении и перевозке материалов, особенно морем.
Гигроскопичностью объясняется отсыревание и даже расплывание ряда солей при хранении на воздухе. Некоторые гигроскопические вещества (например, концентрированную серную кислоту) применяют для осушения воздуха. Из-за присутствия водяных паров в атмосфере, гигроскопические материалы должны храниться в запечатанных контейнерах. Для хранения гигроскопичных веществ в лаборатории можно использовать эксикатор.
Разные материалы и соединения имеют отличающиеся гигроскопические свойства, что может привести к вредным эффектам, вроде концентрации напряжений в композиционных материалах. Влияние окружающей влажности на материалы или соединения, можно учесть коэффициентом гигроскопического расширения (КГР) или коэффициентом гигроскопического сжатия (КГС) — различие между ними определяется способностью веществ к изменению объёма под действием влажности и учитывается в формулах в виде знака.
Распространённым примером, на котором можно продемонстрировать это явление — книги в мягкой обложке. В относительно сыром месте обложка книги будет скручиваться. Это обусловлено тем, что неламинированная сторона обложки поглощает больше влаги, чем ламинированная, и её площадь увеличивается. Это вызывает напряжение, которое сгибает обложку в сторону ламинирования.
Источники информации: