Формы связи влаги с материалом
Для проведения лабораторных опытов, изучения состава веществ, их структуры иногда требуется избавить их от имеющейся в них влаги, так как в основе своей все вещества являются гидрофильными в той или иной мере. С этой целью в лабораториях используются сушильные шкафы, которые позволяют удалить лишнюю влагу из материалов. Однако не всякую воду можно удалить таким способом - все зависит типа ее связи.
Разновидности связей влаги в материалах
Ученые выделяют три ее формы:
- химическая;
- физико-химическая;
- механическая.
Химическая связь является наиболее прочной. При этом вода является компонентом самого вещества и находится в нем в виде кристаллогидратов или гидроксильных ионов. Такую воду невозможно удалить при обычной сушке в сушильных шкафах - для ее удаления потребуется проведение химических реакций или прокаливание.
Физико-химическая связь является следующей по своей прочности. Сюда относятся адсорбционно- и осмотически-связанная влага.
Адсорбционно-связанная влага удерживается с помощью физических и химических реакций на поверхности мицелл и других гидрофильных структур. За счет того, что последние обладают большой внутренней энергией, они поглощают из окружающей среды пары воды и удерживают их. Кроме того, на их поверхности происходят и другие реакции - абсорбции (простое растворение в верхнем слое вещества) и хемосорбции (химические реакции между водой и поверхностно расположенными молекулами продуктов). Такую воду также трудно удалить, так как придется затрачивать большую энергию на разрыв образовавшихся связей.
Осмотически-связанная влага удерживается в веществах с помощью непрочных водородных соединений, которые возникают между веществом, способным притягивать на себя влагу, и разорвать эти связи значительно легче.
Механическая связь является наименее прочной. Вода при этом удерживается с помощью сил поверхностного натяжения и капиллярного давления, и процесс ее удаления не требует больших энергозатрат.
Кроме того, выделяют еще свободную влагу, которая не удерживается никакими химическими или физическими связями. Ее легко удалить при обычном отжатии или прессовании.