Прејди на содржината

Хигроскопност

Од Википедија — слободната енциклопедија

Хигроскопност — појава на привлекување и задржување на молекули на вода преку апсорпција или адсорпција од околната средина, кое генерално се случува на собна температура. Ако молекулите на водата станат суспендирани меѓу молекулите на супстанцијата, адсорбирачките супстанции можат физички да се променат, на пр. промена на волуменот, точката на вриење, вискозитетот или некоја друга физичка карактеристика или својство на супстанцијата. На пример, ситно дисперзиран хигроскопски прав, како што е солта, може да стане згрутчен со текот на времето поради собирање на влага од околната средина.

Деликесцентните материјали се доволно хигроскопски што се раствораат во водата што ја апсорбираат, формирајќи воден раствор.

Етимологија

[уреди | уреди извор]

Зборот хигроскопија (/haɪˈɡrɒskəpi/) е комбинација од hygro- влага или влажност и -скопија (набљудување). Првично, зборот хигроскоп се однесувал на уреди за мерење на нивото на влажност преку визуелно набљудување. Раните хигроскопи (околу 1790-тите) користеле материјали како што се одредени животински влакна кои видливо ја менувале формата и големината кога станувале влажни. Таквите материјали тогаш се нарекувале хигроскопски бидејќи биле погодни за изработка на хигроскоп. На крајот, зборот хигроскоп престанал да се користи за каков било таков визуелен инструмент, но зборот хигроскопски продолжил да живее, однесувајќи се на својството на задржување на влага, а со тоа и на хигроскопија (способноста за тоа). Во современата употреба, инструмент за мерење на влажност се нарекува хигрометaр.

Историја

[уреди | уреди извор]

Истражувањата и пишаната литература за хигроскопија започнале околу 1880 година.[1] Студиите на Виктор Јодин (Annales Agronomiques, октомври 1897 година) се фокусирале на биолошките својства на хигроскопноста.[2] Тој забележал дека семките од грашок, и живите и мртвите (без ртлив капацитет), реагираат слично на атмосферската влажност, при што нивната тежина се зголемува или се намалува во однос на хигрометриските варијации.

Марселин Бертелот ја гледал хигроскопноста од физичка страна, како физичко-хемиски процес. Принципот на Бертело на реверзибилност, накратко - дека водата исушена од растително ткиво може да се обнови хигроскопски, бил објавен во „Истражување за сушење на растенија и растителни ткива; услови на рамнотежа и реверзибилност,“ (Анали на хемија и физика 0391).[2]

Лео Ерера ја гледал хигроскопноста од перспективите на физичарот и хемичарот.[2] Неговите мемоари „Истражување за сушење на растенија и растителни ткива; услови на рамнотежа и реверзибилност“, Збирка на ботаничкиот институт Лео Ерера, Универзитетот во Брисел, том VI, 1906) обезбедиле хигроскопска дефиниција која се користи до ден денес. Хигроскопноста е „во најсеопфатна смисла, е прикажана во

  1. во кондензацијата на водената пареа на воздухот на ладната површина на стаклото;
  2. во капиларноста на косата, волната, памукот, струготините од дрво итн.;
  3. при впивање на вода од воздухот со желатин;
  4. во растворливоста на обичната сол;
  5. во апсорпцијата на вода од воздухот со концентрирана сулфурна киселина;
  6. во спецификите на вар".[2]

Преглед

[уреди | уреди извор]
Апарат за одредување на хигроскопноста на ѓубривото, Лабораторија за истражување на фиксен азот, околу 1930 година

Хигроскопските супстанции се: целулозни влакна (како што се памук и хартија), шеќер, карамела, мед, глицерол, етанол, дрво, метанол, сулфурна киселина, многу хемикалии за ѓубрива, многу соли и широк спектар на други супстанции.[3]

Ако соединението се раствора во вода, тогаш се смета за хидрофилно.[4]

Цинк хлоридот и калциум хлоридот, како и калиум хидроксидот и натриум хидроксидот (и многу различни соли), се толку хигроскопски што лесно се раствораат во водата што ја апсорбираат: ова својство се нарекува деликвесенција. Сулфурната киселина не е само хигроскопска во концентрирана форма, туку нејзините раствори се хигроскопски до концентрации од 10% v/v или помалку. Хигроскопскиот материјал ќе има тенденција да стане влажен и да се формира леплива кора кога е изложен на влажен воздух (како што е солта во соларниците за време на влажно време).

Поради нивниот афинитет кон атмосферската влага, пожелните хигроскопски материјали може да бараат складирање во затворени садови. Некои хигроскопски материјали, на пр. морската сол и сулфатите, се јавуваат природно во атмосферата и служат како кондензациони јадра на облаци (CCN). Бидејќи се хигроскопски, нивните микроскопски честички обезбедуваат површина за кондензација на влажната пареа и формирање капки. Современите напори на човекот за сеење облаци започнале во 1946 година.[5]

Кога се додаваат во храна или други материјали со цел да се одржи содржината на влага, хигроскопските материјали се познати како навлажнувачи.

Материјалите и соединенијата покажуваат различни хигроскопски својства, а оваа разлика може да доведе до штетни ефекти, како што е концентрацијата на стрес кај композитните материјали . Волуменот на одреден материјал или соединение е под влијание на амбиенталната влажност и може да се смета за негов коефициент на хигроскопска експанзија (CHE) (исто така познат како CME или коефициент на експанзија на влага) или коефициент на хигроскопска контракција (CHC) - разликата помеѓу двата термина е разликата во конвенцијата за знаци.

Разлики во хигроскопијата може да се забележи кај книги со меки корици обложени со пластика - честопати, во влажна средина, оддеднаш корицата на книгата ќе се извитка. Неламинираната страна на корицата апсорбира повеќе влага од ламинираната страна и се зголемува по површина, предизвикувајќи стрес што ја извиткува корицата кон ламинираната страна. Ова е слично на функцијата на биметалната лента на термостатот. Евтините хигрометри со циферблат го користат овој принцип користејќи намотана жица. Деликвесценцијата е процес со кој супстанцијата апсорбира влага од атмосферата сè додека не се раствори во апсорбираната вода и не формира раствор. Деликвесценцијата се јавува кога парниот притисок на растворот што се формира е помал од парцијалниот притисок на водената пареа во воздухот.

Иако овде дејствуваат слични сили, тоа е различно од капиларното привлекување, процес каде што стаклото или другите цврсти супстанции привлекуваат вода, но не се менуваат во процесот (на пр., молекулите на водата не суспендираат помеѓу стаклените молекули).

Деликвесценција

[уреди | уреди извор]

Деликвесценцијата, како и хигроскопноста, се карактеризири со силен афинитет кон водата и тенденција да апсорбира влага од атмосферата ако е изложена на неа. За разлика од хигроскопноста, сепак, деликвесценцијата вклучува апсорпција на доволно вода за да се формира воден раствор. Повеќето деликвесцентни материјали се соли, вклучувајќи калциум хлорид, магнезиум хлорид, цинк хлорид, железен хлорид, карналит, калиум карбонат, калиум фосфат, железен амониум цитрат, амониум нитрат, калиум хидроксид и натриум хидроксид. Поради нивниот многу висок афинитет кон водата, овие супстанции често се користат како десиканти, за кој исто се користат и концентрирани сулфурни и фосфорни киселини.[6]

Биологија

[уреди | уреди извор]

Хигроскопноста се јавува и во растителното и во животинското царство, при кај животните има корист преку хидратација и исхрана. Некои видови водоземци лачат хигроскопска слуз која ја собира влагата од воздухот. Пајаците кои градат мрежи произведуваат хигроскопски секрети кои ја зачувуваат лепливоста и силата на адхезија на нивните мрежи. Еден вид водни влекачи е способен да патува надвор од водните ограничувања, на копно, поради својата хигроскопска обвивка.

Растенијата имаат корист од хигроскопноста преку хидратација[7] и репродукција – демонстрирано со примери од конвергентна еволуција.[8] Хигроскопското движење е составен дел од оплодувањето, ослободувањето на семе/спори, расејувањето и 'ртењето. Фразата „хигроскопско движење“ потекнува од „Vorlesungen Über Pflanzenphysiologie“ од 1904 година, преведена во 1907 година како „Предавања за физиологија на растенијата“ (Лудвиг Јост и Р.Ј. Харви Гибсон, Оксфорд, 1907).[9] Кога движењето станува поголемо, засегнатите растителни ткива колоквијално се нарекуваат хигроморфи.[10] Хигроморфијата е вообичаен механизам на расејување на семето бидејќи движењето на мртвите ткива реагира на хигрометриските варијации,[11] на пр. ослободување на спори од плодните рабови на Onoclea sensibilis. Движењето се случува кога растителното ткиво созрева, умира и се суши, клеточните ѕидови се сушат и собираат;[12] а исто така и кога влажноста го рехидрира растителното ткиво, клеточните ѕидови се зголемуваат и се шират.[11] Насоката на добиената сила зависи од градбата на ткивото и е способна да произведе движења како свиткување, извиткување или свиткување.

Примери за хигроскопска хидратација

[уреди | уреди извор]
  • Воздушните растенија, вид Тиландзија, се епифити кои ги користат своите дегенерирани, нехранливи корени за да се закотват на карпи или други растенија. Хигроскопските лисја ја апсорбираат потребната влага од влажноста во воздухот. Собраните молекули на вода се транспортираат од површините на листовите до внатрешна мрежа за складирање преку осмотски притисок со капацитет доволен за потребите за раст на растението.[7]
  • Змијата-пис (Acrochordus granulatus), од семејство кое е целосно водно, има хигроскопска кожа која служи како резервоар за вода, забавувајќи ја сушењето, овозможувајќи ѝ да излезе од водата.[13]
  • Друг пример е лепливата пајажина од пајакот Larinioides cornutus. Овој пајак ги обложува своите нишки со самонаправен хидрогел, агрегатна мешавина од гликопротеини, органски и неоргански соединенија со ниска молекуларна маса (LMMC) и вода.[14] LMMC се хигроскопски, таков е и лепилото, неговите својства за апсорпција на влага ја користат влажноста на околината за да ја одржат свилата за заробување мека и леплива.
  • Мајмунската дрвена жаба (Phyllomedusa sauvagii) и австралиската зелена дрвена жаба (Litoria caerulea) имаат корист од два хигроскопски овозможени процеси на хидратација; транскутано апсорбирање на кондензацијата на нивната кожа[15] и намалено испарување на вода[16] поради бариерата на кондензирана вода што ја покрива нивната кожа. Волуменот на кондензација е зголемен со хигроскопските секрети што ги бришат преку нивната грануларна кожа.[15]
  • Некои крастави жаби користат хигроскопски секрети за да го намалат испарувачкиот губиток на вода, како што е пример Anaxyrus sp. Отровниот секрет од нејзината пароидна жлезда, исто така, вклучува хигроскопски гликозаминогликани. Кога краставата жаба го брише овој заштитен секрет од своето тело, нејзината кожа се навлажнува од влажноста на околната средина, што се смета за помош во рамнотежата на водата.[16]
    Семиња од Trifolium pratense (црвена детелина) покрај американски денар.
Сагуаро (Carnegia gigantea) има семе кое е хигроскопско, апсорбира влага.
  • Црвената и белата детелина (Trifolium pratense) и (Trifolium repens), жолтиот грмушест лупин (Lupinus arboreus) и неколку членови на семејството мешунки имаат хигроскопски хиларен вентил (hilum) кој ги контролира нивоата на влага во ембрионот на семето.[17] Сагуарото (Carnegia gigantea), друг вид еудикот, исто така има хигроскопски семиња за кои е покажано дека впиваат до 20% атмосферска влага, по тежина.[18] Функционално, хиларниот вентил овозможува влегување или излегување на водена пареа за да се обезбеди одржливост, додека ја блокира течната вода. Меѓутоа, ако нивоата на влажност постепено се зголемат на доволно високо ниво, хиларниот вентил останува отворен, овозможувајќи премин на течната вода за 'ртење.[17] Физиолошки, внатрешниот и надворешниот епидермис имаат независна контрола на хиларниот вентил. Надворешниот епидермис има клетки во облик на колонообразен облик, прстенесто распоредени околу хилумот. Овие контра-палисадни клетки, бидејќи се хигроскопски, реагираат на надворешната влажност со отекување и затворање на хиларниот вентил за време на висока влажност, спречувајќи апсорпција на вода во семето. Реверзибилно, тие се собираат, отворајќи го вентилот при ниска влажност, дозволувајќи му на семето да ја исфрли вишокот влага. Внатрешниот епидермис, во непропустливиот интегумент на семето, има палисадни епидермални клетки, втор прстенесто распореден хигроскопски слој прилагоден на нивото на влага на ембрионот. Постои напнатост на влага помеѓу внатрешните и надворешните палисадни клетки. За да се затвори хилумот, оваа влага треба да надмине одредено минимално ниво (14-25% за овие видови).[19] Додека хиларниот вентил е отворен (т.е. ниска надворешна влажност), ако влажноста одеднаш се зголеми, напнатоста на влагата го достигнува тој заштитен праг и хилумот се затвора, спречувајќи влегување на влага (течна вода). Меѓутоа, ако надворешната влажност се зголемува постепено, што подразбира соодветни услови за растење, нивото на напнатост на влага не го надминува веднаш прагот, одржувајќи го хилумот отворен и овозможувајќи постепен влез на влага неопходен за имбибиција.[17]

Примери за размножување со помош на хигроскопи

[уреди | уреди извор]

Типични растителни ткива со хигроскопско движење се „тесно спакувани долги (колонски) паралелни клетки со дебели ѕидови (кои) реагираат со лонгитудинално ширење кога се изложени на влага и со намалување кога се сушат (Reyssat et al., 2009)“.[10] Ориентацијата на клетките, организацијата на клетките (прстенеста, рамна, двослојна или трослојна) и ефектите од ориентацијата на клетките на спротивната површина ја контролираат хигроскопската реакција. Енкапсулациите на семето кои реагираат на влага се потпираат на отворање на валвите кога се изложени на мокрење или сушење; дисконтинуираните ткивни структури обезбедуваат такви однапред одредени точки на прекин (шевови), често имплементирани преку намалена дебелина на клеточниот ѕид или споеви во двослојните или трослојните структури.[8] Градираните дистрибуции кои варираат во густината и/или ориентацијата на клетките се фокусираат на хигроскопското движење, често забележано како биолошки актуатори; на пр. шишарки (Pinus spp.), леденото растение (Aizoaceae spp.) и пченичното шило (Тriticum spp.),[20] опишани подолу.

Xerochrysum bracteatum; Капитулум [брактеи, цветови, прашници]
  • Хигроскопските двослојни клеточни низи дејствуваат како шарка на капитулумот кај некои растенија, при што примери се Xerochrysum bracteatum и Syngonanthus elegans. Хигроскопското виткање на инволукралните прицветници што го опкружуваат капитулумот придонесува за заштита на цветот и за опрашување[21], а исто така помага и при дисперзијата, заштитувајќи ги нежните филаменти на папусот од заплеткување или оштетување од врнежи[22], на пр., кај Taraxacum officinale (глуварче). Во природата, овие инволукрални прицветници имаат диурнален ритам. Вртот од хигроскопски прицветници се витка нанадвор, изложувајќи го капитулумот преку ден, а навнатре — затворајќи го — ноќе, како што релативната влажност се менува во одговор на дневните температурни промени. Прицветниците се скариозни; шарката и листната плоча се составени исклучиво од мртви клетки (Nishikawa и сор., 2008), што им овозможува на хигроскопски активираните прицветници да функционираат од цветање до дисперзија на ахените.[21] Физиолошки, долниот дел на прицветникот е извор на шаркастата функција и се состои од склеренхимоподобно абаксијално (внатрешно „петално“) ткиво, паренхим и адаксијален епидермис (надворешно „петално“ ткиво).[21] Составот на клеточните ѕидови е релативно униформен, но клетките постепено ја менуваат ориентацијата. Хигроскопското виткање на прицветникот се должи на различната ориентација на клетките во внатрешниот и надворешниот епидермис, што создава адаксијално–абаксијални градиенти меѓу спротивните страни кои се менуваат со влажноста; така, агрегатната хигрометриска сила, во ускладено дејство на врт, го контролира повторливото отворање и затворање на капитулумот.
  • Некои дрвја и грмушки во региони подложни на пожар еволуирале двостепена хигроскопска дисперзија: прво термосензитивно „овозможување“ (екстремна топлина или пожар), а потоа серотинозно хигрореспонзивно ослободување на семето. Примери се дрвенестите плодови на Myrtaceae (на пр., Eucalyptus spp. plurimae, Melaleuca spp.) и Proteaceae (на пр., Hakea spp., Banksia spp., Xylomelum spp.), како и дрвенестите шишарки на Pinaceae (на пр., Pinus spp.) и семејството чемпреси (Cupressaceae), на пр., џиновската секвоја Sequoiadendron giganteum).[23][24] Типично за Pinus contorta, Eucalyptus и Banksia се капсулации на семе запечатени со смола, за кои топлината од пожарот им е потребна за физички да ја стопат смолата и да овозможат серотинозно ослободување на семето.[25] Таквите капсулации може да „го намалат губењето или оштетувањето на семето од грановори, дехидратација и пожар (Moya и сор., 2008; Talluto & Benkman, 2014; Lamont и сор., 2016, 2020).“[23] Сличноста на двостепените техники на дисперзија меѓу различни кладуси — ангиосперми и гимносперми — може да се толкува како резултат на конвергентна еволуција (на пр., Clarke и сор., 2013).[23]
    Конус на Banksia attenuata со отворени фоликули
    • Banksia attenuata, типична за родот Banksia, има семеносен фоликул составен од двослојна хигроскопска клеточна мрежа. Дрвенестиот фоликул е термосензитивен, а потоа хигрореспонзивен; серотинозното отворање под дејство на влажноста го отвора вентралниот шев и го изложува семето кога условите за ‘ртење се поволни.[24] Физиолошки, топлински чувствителните валвули на фоликулот кај Banksia се запечатени со восочен (смолен) слој, кој се ослободува при високи амбиентални температури (пожар), „со што се олеснува отворањето (на пр., Huss и сор., 2018).“[23] Мезокарпот на фоликулот се состои од високодензитетни разгранети влакнести снопови; ендокарпот — од нискодензитетни паралелни влакна. Шевот настанува поради диференцијални хигроскопски движења меѓу слоевите, при што нивните микрофибрилни структури имаат голема разлика во аглите (агол на микрофибрилите, MFA γ = 75–90°).[8][23]
    • Лушпите на шишарките кај Pinaceae користат хигроморфна шарка за ослободување на семето. Физиологијата вклучува двослојна структура од тесно спакувани, долги, паралелни клетки со дебели ѕидови. Ориентацијата на влакната во слоевите е неуниформна и варира должински, создавајќи различни агли на микрофибрилите (MFA) од 30° и 74° меѓу слоевите по должината на лушпата.[26] Регионот со најголем MFA е мал регион близу спојот на лушпата со средниот ребро (централното стебло).[6] Кај зрелите шишарки надворешниот слој е контролното ткиво; неговите долги клетки со дебели ѕидови реагираат надолжно на амбиенталната влажност. Деформацијата се случува во регионот на јазолот кога движењето на надворешниот слој ја надминува пасивноста на внатрешниот слој, принудувајќи ја лушпата да се свитка или флексира. Остатокот од лушпата е хигроскопски пасивен, но геометриски го засилува поместувањето на врвот;[26] на пр., со хидратација ја витка лушпата затворена, а со дехидратација ја отвора — ослободувајќи семе.
      Капитулум и ахена на Taraxacum officinale
  • Цветните растенија од семејството Asteraceae имаат хигроскопски влијана дисперзија, усогласувајќи ја анемохоријата (дисперзија со ветер) со услови на средината,[27] што е често кај родовите Erigeron, Leontodon, Senecio, Sonchus и Taraxacum.[28] Како пример, летечкиот папус на ахената кај обичното глуварче покажува бинарна морфинг-промена (отворен или затворен) на своите влакнести филаменти, во унисон со хоризирани одговори на преостанатите ахени. Движењето на папусот е контролирано преку хигроскопски актуатор во апикалната плочка, на врвот на „клунот“, каде што се прицврстени сите филаменти. Високата влажност предизвикува затворање на папусот, контрахирајќи ја радијалната структура, намалувајќи ја површината и веројатноста за ветрова дисперзија.[27] Доколку некоја ахена се ослободи, аеродинамиката на намалениот папус драматично го ограничува дисперзискиот домет.[27] Одговорот на актуаторот на промените во релативната влажност (RH) е предвидлив и повторлив; на пр., папусите на Centaurea imperialis остануваат затворени при ≥ 78% RH и целосно се отвораат при ≤ 75% RH.[22] Во поповолни, пониски влажносни услови, папусите целосно се рашируваат и анемохоријата повторно се овозможува.
    Махунести плодови на орхидното дрво (Bauhinia variegata)
  • Орхидното дрво Bauhinia variegata се потпира на хигрореспонзивно извртување за дисперзија. Неговиот семенски плод содржи два слоја хигроскопски склеренхимни влакна, речиси ортогонални, кои се спојуваат кај валвулите. При дехисценција, големиот агол на микрофибрилите (90°) меѓу слоевите на ендокарпот,[24] комбиниран со двострано собирање, резултира со спротивни завојни вртежни импулси[23] што форсираат шев на најслабата точка — валвулите на семенската кутија; нивното отворање го ослободува семето.[21]
    Ахени на обичниот штрков клун (Erodium cicutarium) со навиткани осили
    Hesperostipa comata семиња
  • Семињата на некои цветни тревки и житни растенија имаат хигроскопски додатоци (осили) што се виткаат со промените на влажноста, овозможувајќи им да се движат по подлогата — процес наречен херпохорија. Осилот ќе „турка“ (или ќе се извртува) кога семето ќе се ослободи, а неговото движење зависи од физиологијата на растението. Понатамошните хигрометриски промени предизвикуваат повторување на движењата — туркање (или извртување) — што го втиснува семето во почвата.[29]

Две семејства на скриеносеменици имаат слични методи на распространување, иако методот на имплементација варира во рамките на семејството: примери од семејството Geraniaceae се обичниот штрков клун (Erodium cicutarium) и гераниумите (Pelargonium sp.); од семејството Poaceae, Hesperostipa comata и пченицата (Triticum spp.). Сите се потпираат на двослојна паралелна фибрилна хигроскопска клеточна физиологија за контрола на движењето на осилката за распространување и самозакопување на семето.[8] Усогласувањето на целулозните фибрили во контролниот клеточен ѕид на осилката ја одредува насоката на движење. Ако порамнувањата на влакната се навалени, се развива непаралелна венација, спирала и движењето на осилката станува извиткување (намотување) наместо свиткување;[30] на пр. намотување се јавува кај осилки на Erodium,[8] и Hesperostipa.[31]

  • Некои растенија користат хигроскопски движења за балохорија (само-размножување), активни балисти насилно ги исфрлаат своите семиња; на пример, видови гераниум, темјанушка, дрвен киселица, вештерска леска, Impatiens и акантус. Според извештаите, руптурата на семето на Bauhinia purpurea го движи нејзиното семе на растојание до 15 метри.[32]

Инженерски својства

[уреди | уреди извор]
Хигроскопски квалитети на различни материјали илустрирани во графа; релативна влажност на X-оската и содржина на влага на Y-оската.

Хигроскопноста е општ термин што се користи за да се опише способноста на материјалот да апсорбира влага од околината.[33] Не постои стандардна квантитативна дефиниција за хигроскопност, па затоа генерално квалификацијата на хигроскопска и нехигроскопска се одредува од случај до случај. На пример, фармацевтски производи што содржат повеќе од 5% по маса, помеѓу 40 и 90% релативна влажност на 25 °C се опишуваат како хигроскопски, додека материјалите што собираат помалку од 1%, под истите услови, се сметаат за нехигроскопски.[34]

Количината на влага што ја содржат хигроскопските материјали обично е пропорционална на релативната влажност. Табелите што ги содржат овие информации може да се најдат во многу инженерски прирачници, а достапни се и од добавувачи на разни материјали и хемикалии.

Хигроскопијата, исто така, игра важна улога во инженерството на пластични материјали. Некои пластики, на пр. најлонот, се хигроскопски, додека други не се.

Полимери

[уреди | уреди извор]

Многу полимери се хигроскопски, вклучувајќи најлон, ABS, поликарбонат, целулоза, карбоксиметил целулоза и поли(метил метакрилат) (PMMA, плексиглас, плексиглас).

Други полимери, како што се полиетиленот и полистиренот, вообичаено не апсорбираат многу влага, но се способни да носат значителна влага на нивната површина кога се изложени на вода.[35]

Најлон тип 6 (полиамид) може да апсорбира до 9,5% од својата тежина во влага.[36]

Примени во готвење

[уреди | уреди извор]

Употребата на хигроскопски својства на различни супстанции во готвење често се користи за да се постигнат разлики во содржината на влага, а со тоа и крцкавост. Различни видови шеќери се користат во различни количини за да се произведе крцкаво, крцкаво колаче (британски англиски: biscuit) наспроти мек, жилав колач. Шеќерите како што се медот, кафеавиот шеќер и меласата се примери за засладувачи што се користат за создавање повлажни и пожилави колачи.[37]

Истражување

[уреди | уреди извор]

Демонстрирани се неколку хигроскопски пристапи за собирање на атмосферската влага и тие бараат понатамошен развој за да се проценат нивните потенцијали како одржлив извор на вода.

  • Експериментите со собирање магла, во одредени средини, ги дуплирале хидрофилните површини и хигроскопското површинско навлажнување забележано кај хидратацијата на дрвната жаба (биомимикрија). Последователните оптимизации на материјалите развија вештачки хидрофилни површини со стапки на собирање од 25 mg H2O/(cm 2 h), повеќе од двојно поголема стапка на собирање од дрвните жаби под споредливи услови, т.е. 100% RH (релативна влажност).[16]
  • Друг пристап функционира при пониска релативна влажност од 15–30%, но има и ограничувања во околината; неопходен е одржлив извор на биомаса. Суперхигроскопските полимерни филмови составени од биомаса и хигроскопски соли се способни да кондензираат влага од атмосферската влажност.[16] Со имплементирање на брза кинетика на сорпција-десорпција и работење од 14–24 циклуси дневно, оваа техника произведе еквивалентен принос на вода од 5,8–13,3 L kg −1 одржливи суровини, демонстрирајќи го потенцијалот за нискобуџетно, скалабилно собирање на атмосферска вода.[38]

Хигроскопските лепила се кандидати за комерцијален развој. Најчестата причина за дефект на синтетичкото лепило при висока влажност се припишува на водата што ја подмачкува контактната површина, што влијае на квалитетот на врзувањето. Хигроскопските лепила можат да овозможат потрајни лепливи врски со апсорбирање (влечење) на меѓуфазната влага од околината подалеку од границата лепило-подлога.[14]

Наводи

[уреди | уреди извор]
  1. ↑ Parker, Phillip M., уред. (May 17, 2010). Hygroscopic: Webster's Timeline History, 1880 - 2007. ICON Group International, Inc.
  2. 1 2 3 4 Guppy, Henry B. (1912). Studies in Seeds and Fruits (PDF). London, England: Williams and Norgate. стр. 147–150. Посетено на 5 February 2023.[мртва врска]
  3. ↑ „Hygroscopic compounds“. hygroscopiccycle.com. IBERGY. Архивирано од изворникот на April 8, 2017. Посетено на April 7, 2017.
  4. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2. изд. (the "Gold Book") (1997). Семрежна поправена верзија: (2006–) "hydrophilic". doi:10.1351/goldbook.{{{file}}}Error in template * mandatory parameter missing (GoldBookRef): file
  5. ↑ Pelley, Janet (May 30, 2016). „Does cloud seeding really work?“. Chemical & Engineering News. 94 (22). Посетено на 29 January 2023.
  6. ↑ Wells, Mickey; Wood, Daniel; Sanftleben, Ronald; Shaw, Kelley; Hottovy, Jeff; Weber, Thomas; Geoffroy, Jean-Marie; Alkire, Todd; Emptage (June 1997). „Potassium carbonate as a desiccant in effervescent tablets“. International Journal of Pharmaceutics. 152 (2): 227–235. doi:10.1016/S0378-5173(97)00093-8.
  7. 1 2 Ni, Feng; Qiu, Nianxiang; Xiao, Peng; Zhang, Chang Wei; Jian, Yukun; Liang, Yun; Xie, Weiping; Yan, Luke; Chen, Tao (July 2020). „Tillandsia-Inspired Hygroscopic Photothermal Organogels for Efficient Atmospheric Water Harvesting“. Angewandte Chemie International Edition. 59 (43): 19237–19246. Bibcode:2020ACIE...5919237N. doi:10.1002/anie.202007885. PMID 33448559 Проверете ја вредноста |pmid= (help). Посетено на 26 January 2023.
  8. 1 2 3 4 5 Huss, Jessica C.; Gierlinger, Notburga (June 2021). „Functional packaging of seeds“. New Phytologist: International Journal of Plant Science. 230 (6): 2154–2163. Bibcode:2021NewPh.230.2154H. doi:10.1111/nph.17299. PMC 8252473 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 33629369 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
  9. ↑ Jost, Ludwig; Gibson, R. J. Harvey (1907). Lectures on Plant Physiology (English). Oxford: Clarendon Press. стр. 405–417. Посетено на 22 February 2023.CS1-одржување: непрепознаен јазик (link)
  10. 1 2 Reyssat, E.; Mahadevan, L. (July 1, 2009). „Hygromorphs: from pine cones to biomimetic bilayers“. Journal of the Royal Society Interface. The Royal Society Publishing. 6 (39): 951–957. Bibcode:2009JRSI....6..951R. doi:10.1098/rsif.2009.0184. PMC 2838359. PMID 19570796.
  11. 1 2 Watkins, Jr, James E; Testo, Weston L (11 April 2022). „Close observation of a common fern challenges long-held notions of how plants move. A commentary on 'Fern fronds that move like pine cones: humidity-driven motion of fertile leaflets governs the timing of spore dispersal in a widespread fern species'“. Annals of Botany. 129 (5): i–iii. doi:10.1093/aob/mcac017. PMC 9007092 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 35211726 Проверете ја вредноста |pmid= (help). Посетено на 23 February 2023.
  12. ↑ Elbaum, Rivka; Abraham, Yael (June 2014). „Insights into the microstructures of hygroscopic movement in plant seed dispersal“. Plant Science. 223: 124–133. Bibcode:2014PlnSc.223..124E. doi:10.1016/j.plantsci.2014.03.014. PMID 24767122.
  13. ↑ Comanns, Philipp; Withers, Philip C.; Esser, Falk J.; Baumgartner, Werner (November 2016). „Cutaneous water collection by a moisture-harvesting lizard, the thorny devil (Moloch horridus)“. Journal of Experimental Biology. 219 (21): 3473–3479. Bibcode:2016JExpB.219.3473C. doi:10.1242/jeb.148791. PMID 27807218.
  14. 1 2 Singla, Saranshu; Amarpuri, Gaurav; Dhopatkar, Nishad; Blackledge, Todd A.; Dhinojwala, Ali (May 22, 2018). „Hygroscopic compounds in spider aggregate glue remove interfacial water to maintain adhesion in humid conditions“. Nature Communications. 9 (1890 (2018)): 1890. Bibcode:2018NatCo...9.1890S. doi:10.1038/s41467-018-04263-z. PMC 5964112. PMID 29789602.
  15. 1 2 Comanns, Philipp (May 2018). „Passive water collection with the integument: mechanisms and their biomimetic potential“. Journal of Experimental Biology. 221 (10): Table 1. Bibcode:2018JExpB.221B3130C. doi:10.1242/jeb.153130. PMID 29789349.
  16. 1 2 3 4 Comanns, Philipp (May 2018). „Passive water collection with the integument: mechanisms and their biomimetic potential“. Journal of Experimental Biology. 221 (10). Bibcode:2018JExpB.221B3130C. doi:10.1242/jeb.153130. PMID 29789349.
  17. 1 2 3 AskNature Team (March 23, 2020). „Valve Regulates Water Permeability: Tree lupin“. asknature.org. The Biomimicry Institute. Посетено на 10 February 2023.
  18. ↑ Steenbergh, Warren F.; Lowe, Charles H. (1977). Ecology of the Saguaro: II (PDF). National Park Service Scientific Monograph Series. стр. 69–73. Посетено на 4 February 2023.
  19. ↑ Hyde, E. O. C. (April 1954). „The Function of the Hilum in Some Papilionaceae in Relation to the Ripening of the Seed and the Permeability of the Testa“. Annals of Botany. Oxford University Press. 18 (70): 241–256. doi:10.1093/oxfordjournals.aob.a083393. JSTOR 42907240. Посетено на 11 February 2023.
  20. ↑ Brulé, Véronique; Rafsanjani, Ahmad; Asgari, Meisam; Western, Tamara L.; Pasini, Damiano (October 2019). „Three-dimensional functional gradients direct stem curling in the resurrection plant Selaginella lepidophylla“. Journal of the Royal Society Interface. 16 (159). doi:10.1098/rsif.2019.0454. PMC 6833318. PMID 31662070.
  21. 1 2 3 4 Borowska-Wykręt, Dorota; Rypień, Aleksandra; Dulski, Mateusz; Grelowski, Michał; Wrzalik, Roman; Kwiatkowska, Dorota (June 2017). „Gradient of structural traits drives hygroscopic movements of scarious bracts surrounding Helichrysum bracteatum capitulum“. Annals of Botany. 119 (8): 1365–1383. doi:10.1093/aob/mcx015. PMC 5604587. PMID 28334385. Посетено на 12 February 2023.
  22. 1 2 Sheldon, J. C.; Burrows, F. M. (May 1973). „The Dispersal Effectiveness of the Achene-Pappus Units of Selected Compositae in Steady Winds with Convection“. New Phytologist. 72 (3): 666. Bibcode:1973NewPh..72..665S. doi:10.1111/j.1469-8137.1973.tb04415.x.
  23. 1 2 3 4 5 6 Huss, Jessica C.; Gierlinger, Notburga (June 2021). „Functional packaging of seeds“. New Phytologist: International Journal of Plant Science. 230 (6): 2154–2163. Bibcode:2021NewPh.230.2154H. doi:10.1111/nph.17299. PMC 8252473 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 33629369 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
  24. 1 2 3 Huss, Jessica C.; Gierlinger, Notburga (June 2021). „Functional packaging of seeds“. New Phytologist: International Journal of Plant Science. 230 (6): Table 1. Bibcode:2021NewPh.230.2154H. doi:10.1111/nph.17299. PMC 8252473 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 33629369 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
  25. ↑ Petruzzello, Melissa (2023). „Playing with Wildfire: 5 Amazing Adaptations of Pyrophytic Plants“. britannica.com. Encyclopædia Britannica, Inc. Посетено на 22 February 2023.
  26. 1 2 Reyssat, E.; Mahadevan, L. (July 1, 2009). „Hygromorphs: from pine cones to biomimetic bilayers“. Journal of the Royal Society Interface. The Royal Society Publishing. 6 (39): 951–957. Bibcode:2009JRSI....6..951R. doi:10.1098/rsif.2009.0184. PMC 2838359. PMID 19570796.
  27. 1 2 3 Seale, Madeleine; Kiss, Annamaria; Bovio, Simone; Viola, Ignazio Maria; Mastropaolo, Enrico; Boudaoud, Arezki; Nakayama, Naomi (May 6, 2022). „Dandelion pappus morphing is actuated by radially patterned material swelling“. Nature Communications. 13 (2498 (2022)): 2498. Bibcode:2022NatCo..13.2498S. doi:10.1038/s41467-022-30245-3. hdl:20.500.11820/b89b6b81-c97c-4145-a0a7-253119cd0c66. PMC 9076835 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 35523798 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
  28. ↑ Eastman, John (February 18, 2015). „Seeds that plant themselves“. indefenseofplants.com. Посетено на 1 March 2023.
  29. ↑ Brulé, Véronique; Rafsanjani, Ahmad; Asgari, Meisam; Western, Tamara L.; Pasini, Damiano (October 2019). „Three-dimensional functional gradients direct stem curling in the resurrection plant Selaginella lepidophylla“. Journal of the Royal Society Interface. 16 (159). doi:10.1098/rsif.2019.0454. PMC 6833318. PMID 31662070.
  30. ↑ Borowska-Wykręt, Dorota; Rypień, Aleksandra; Dulski, Mateusz; Grelowski, Michał; Wrzalik, Roman; Kwiatkowska, Dorota (June 2017). „Gradient of structural traits drives hygroscopic movements of scarious bracts surrounding Helichrysum bracteatum capitulum“. Annals of Botany. 119 (8): 1365–1383. doi:10.1093/aob/mcx015. PMC 5604587. PMID 28334385. Посетено на 12 February 2023.
  31. ↑ Fire Effects Information System, Species: Hesperostipa comata Архивирано на 28 мај 2017 г. U.S. Department of Agriculture Forest Service
  32. ↑ „Seed-Plant-Reproductive-Part: Dispersal by water“. www.britannica.com. Britannica. 2023. стр. Seed: Self-dispersal. Посетено на 5 March 2023.
  33. ↑ Neĭkov, Oleg Domianovich (7 December 2018). Handbook of non-ferrous metal powders : technologies and applications. Elsevier Science. ISBN 978-0-08-100543-9. OCLC 1077290174.
  34. ↑ James L. Ford, Richard Wilson, in Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, 1999, Section 2.13
  35. ↑ Schwartz, S., Goodman, S. (1982). Plastics Materials and Processes, Van Nostrand Reinhold Company Inc. ISBN 0-442-22777-9, p.547
  36. ↑ „NYLON“. sdplastics.com. San Diego Plastics, Inc. Архивирано од изворникот на May 13, 2017. Посетено на April 7, 2017.
  37. ↑ Sloane, T. O'Conor. Facts Worth Knowing Selected Mainly from the Scientific American for Household, Workshop, and Farm Embracing Practical and Useful Information for Every Branch of Industry. Hartford: S. S. Scranton and Co. 1895.
  38. ↑ Guo, Youhong; Guan, Weixin; Lei, Chuxin; Lu, Hengyi; Shi, Wen; Yu, Guihua (19 May 2022). „Scalable super hygroscopic polymer films for sustainable moisture harvesting in arid environments“. Nature Communications. 13 ((1):2761): Abstract. Bibcode:2022NatCo..13.2761G. doi:10.1038/s41467-022-30505-2. PMC 9120194 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 35589809 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Хигроскопност&oldid=5526836“