Fizikai alapmennyiségek mérése 5. Szilárd anyagok nedvességtartalma WIM Werke

Nedvességtartalom A kémiai anyagok sok esetben tartalmaznak idegen anyagokat kötött állapotban. A leggyakoribb idegen anyag maga az oldószer. A leggyakoribb oldószer a víz. WIM Werke

A kötött víz formái Az anyagok a vizet három alapvető formában tartalmazhatják: Fizikailag kötött formában (adszorbeált vagy abszorbeált) Kristályvízként Kémiailag kötött formában WIM Werke

1. Fizikailag kötött víz A legegyszerűbb eltávolítani, mivel viszonylag gyengén kötött. Azt a laboratóriumi műveletet, melynek során a nedvességet eltávolítjuk, szárításnak nevezzük. A szárítás történhet az ún. légszáraz állapot eléréséig. A légszáraz állapotban lévő anyag a levegő nedvességtartalmával egyensúlyban áll, tovább már nem szárad. WIM Werke

2. Kristályvíz A kristályvíz erősebben kötött vizet jelent. A víz a rácspontok közötti résekben, vagy egyes ionokhoz koordinálódva, komplex ion formájában található. Kikristályosodás során a sóval együtt válik ki az oldatból. Egyszerű szárítással nem lehet eltávolítani az anyagból, hanem csak izzítással. WIM Werke

Kristályvizes sók szerkezete WIM Werke

3. Kémiailag kötött víz A legerősebben kötött víz, amelyet szárítással nem lehet eltávolítani. Az ilyen víz eltávolításának folyamatát ahidrálásnak nevezzük. Ez megváltoztatja a visszamaradó anyag szerkezetét. Történhet például izzítással is. Ilyenkor az anyag bomlik és közben vizet veszít. pl.: 2 Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3 H2O WIM Werke

Szárítás Az a művelet, melynek során valamely anyagból a nedvességet (oldószert) eltávolítjuk. Alapfeltétel, hogy a nedvesség ki tudjon lépni a száradó anyagból a környezetébe. Művelete több szakaszból áll, melyek nyomon követhetők szabad szemmel is. WIM Werke

A szárítás módjai Az anyagból a nedvességet többféle módszerrel is el lehet távolítani. Ezek: A nedvesség elpárologtatásával Higroszkópos anyaggal Kifagyasztással WIM Werke

1. A nedvesség elpárologtatása Ilyenkor a nedvességet gőzzé alakítjuk. A párologtatás elősegíthető: Hőmérséklet emelésével A szárítandó anyag feletti nyomás csökkentésével A szárítandó anyag felületének növelésével A fenti tényezők a szárítás sebességét is befolyásolják. (Először a felületről párolog el a nedvesség, ezt követi a belső száradás.) WIM Werke

2. Higroszkópos anyagok Nedvességmegkötő anyagok A velük érintkező, nedvességet tartalmazó anyagból elvonják a nedvességtartalmat. A szárítást itt is a hőmérséklet emelésével és a nyomás csökkentésével gyorsítani lehet. Ilyen anyagok, pl.: szilikagél, cc. kénsav, P2O5, vízmentes CaCl2, vízmentes CoCl2, stb. WIM Werke

3. Fagyasztva szárítás Idegen kifejezéssel liofilizálásnak nevezik. A nedvességtartalom kikristályosodik (megfagy), majd vákuumban szublimáltatják a szárítandó anyag mellől. Hőre érzékeny anyagok és gázok esetén alkalmazzák. WIM Werke

Szilárd anyagok szárítása A szárítás attól függ, hogy milyen erősen kötött a nedvesség (víz). A kötött nedvesség eltávolításához különböző szárítóberendezéseket alkalmazunk. Az anyag fizikai és kémiai tulajdonságai döntik el a szárítás módját és berendezését. WIM Werke

Szárítóberendezések A szárítási mód szerint csoportosíthatók: melegítő berendezések: szárítószekrények, infralámpák exszikkátorok: nedvességmegkötő anyaggal működők egyéb eszközök: liofilizálók, gázárammal működők WIM Werke

WIM Werke

EXSZIKKÁTOR WIM Werke

Homok nedvességtartalma A homok kristályos kőzetek elporlásának az eredménye. Fő anyaga a kvarc, mely kémiailag SiO2-nak felel meg. A homoknak kicsi a vízmegtartó képessége, mivel a homokszemcséken a víz csak fizikailag kötődik meg. Nedvességtartalma szárítással eltávolítható (szárítószekrény). WIM Werke

Homokszemcsék mikroszkópos képei WIM Werke

Nedvességtartalom meghatározása A homok nedvességtartalma tömegméréssel határozható meg. Szükséges adatok: nedves homok tömege: m1 száraz homok tömege: m2 A víztartalmat az adatokból számíthatjuk ki, grammban kifejezve. WIM Werke

A nedvességtartalmat tömegszázalékban adjuk meg. Általánosságban: WIM Werke

Mintapélda WIM Werke