Higroskopik Nedir, Ne Demek? Nem Çeken Maddeler, Higroskopik Tuzlar ve Isıcam Kurutucusu
Higroskopik, havadaki su buharını çekip tutan, yani nem çeken madde ya da malzeme için kullanılan sıfattır; Türkçe karşılığı nemçekerdir.
Bu kelime dört anlamda kullanılır: 1) genel dilde ve sözlükte "havadaki nemi emme özelliği olan"; 2) kimyada havadan su alan, en uç hâlinde aldığı suda çözünüp sıvılaşan maddeler (tuzlar, kurutucular); 3) yapı fiziğinde ahşap, alçı, tuğla ve lifli malzemelerin havayla sürekli nem alışverişi; 4) bitki biliminde nemle açılıp kapanan kozalak pulu ve tohum kılçığı gibi higroskopik hareket. Aynı kökten gelen higroskop ise nemi gösteren bir aletin adıdır.
Higroskopik ne demek? Anlamlar tablosu
| Anlam | Alan | Kaynak |
|---|---|---|
| higroskopik: nemçeker | Genel (sıfat) | TDK |
| nemçeker (2): havadaki nemi emme özelliği olan; higroskopik | Genel (sıfat) | TDK |
| Su moleküllerini ortamdan emerek (absorpsiyon) ya da yüzeyinde tutarak (adsorpsiyon) çekme özelliği | Kimya | Hygroscopy (ansiklopedi) |
| Malzemenin havanın bağıl nemine göre bir denge nem içeriğine gelmesi | Yapı fiziği, ahşap | Oregon State Üniversitesi |
| Nemle şekil değiştiren bitki dokusu (higroskopik hareket) | Bitki bilimi | Hygroscopy (ansiklopedi) |
| higroskop / nemçeker (1): havadaki nemin niceliğini ölçüp gösteren alet | Alet (isim) | TDK |
Kelime Fransızca hygroscopique'ten gelir. TDK Güncel Türkçe Sözlük "higroskopik" maddesini tek anlamla "nemçeker"e yönlendirir; "nemçeker" maddesinin ise iki anlamı vardır: nemi gösteren alet ve nem çeken madde. Alet anlamı bugün higrometre (nemölçer) adıyla bilinir. Eski saçlı higrometreler de higroskopik bir malzemenin, insan saçının nemle uzamasından yararlanır.
Higroskopik nedir? Nem çekme nasıl olur?
Higroskopik madde, sıvı suya değmeden, havadaki su buharını alır. Havadaki nem arttıkça daha çok su tutar, hava kurudukça suyu geri verir. Bu alışveriş iki yolla olur: absorpsiyonda su maddenin içine girer (pamuk, ahşap, tuz); adsorpsiyonda su moleküller hâlinde iç yüzeylere tutunur (silika jel, moleküler elek). Silika jelin iç yüzey alanı gramda yaklaşık 750-800 m²'dir; nemi bu geniş yüzeye tutar (Silica gel).
Higroskopik, delikesan ve hidrofil farkı
- Higroskopik: havadan nem çeker, ama çoğu zaman katı kalır. Toz tuzun zamanla topaklanması buna örnektir.
- Delikesan (sıvılaşan): higroskopinin uç hâlidir. Madde çektiği suda çözünür ve sıvı bir çözeltiye dönüşür. Kalsiyum klorür, magnezyum klorür ve sodyum hidroksit bu gruptadır.
- Hidrofil: kimyada suyu seven, suya çekilen ve suda çözünmeye yatkın madde demektir; TDK'de ise "sucul" anlamıyla geçer. Her hidrofil yüzey havadan nem toplamaz: cam, suyla çok iyi ıslanır ama havadaki buharı içine almaz.
Higroskopik madde örnekleri
| Madde | Nasıl davranır | Nerede karşılaşılır |
|---|---|---|
| Sofra tuzu (sodyum klorür) | 25 °C'de bağıl nem %75'i geçince sıvılaşmaya başlar | Tuzluk, deniz kıyısı, duvar tuzları |
| Kalsiyum klorür | Çok higroskopik ve delikesan | Nem alıcı kutular, yol tuzu |
| Silika jel | Nemi iç yüzeyinde tutar, katı kalır | Ambalaj içi nem alıcı paketler |
| 3A moleküler elek (zeolit) | Yalnız 3 Å'dan küçük molekülleri, yani suyu tutar | Isıcam ara boşluk çıtası |
| Şeker, bal, gliserol | Havadan su alır, yumuşar ya da cıvıklaşır | Mutfak, kozmetik |
| Pamuk, kâğıt, ahşap | Selüloz lifleri nemle şişer, kurudukça büzülür | Tekstil, doğrama, döşeme |
| Poliamit (naylon), polikarbonat, PMMA | Higroskopik mühendislik polimerleri | Plastik parçalar, ısı bariyerleri |
| Taş yünü | Higroskopik değildir; nemi havadan çekip tutmaz | Isı ve ses yalıtımı |
Örnekler Hygroscopy maddesindeki listeden, tuz eşiği NIST'in tuz çözeltileri tablosundan alınmıştır. Alüminyum pencerelerde profilin iç ve dış yarısını ayıran ısı yalıtım bariyeri de higroskopik bir polimer olan poliamitten üretilir.
Isıcamda higroskopik kurutucu: moleküler elek
Bir yalıtım camı ünitesinde iki cam arasındaki boşluk kapatılırken içeride bir miktar nem kalır. Bu nemi tutmak için cam ara boşluk çıtasının içi kurutucu (desikant) tanelerle doldurulur. Cam üreticisi Cardinal, kurutucu açıklamasında saf 3A moleküler elek kullandığını anlatır: 3 ångström gözenek su molekülünü alır, azot ve dolgu gazını dışarıda bırakır. Gözeneği daha büyük bir kurutucu gazı da tutabilir; üreticiye göre bu, camların paralelliğini bozup kenar sızdırmazlığını zorlar. Aynı kaynak, kurutucunun boşlukta −65 °C'nin altında bir donma noktası sağladığını belirtir.
Kurutucunun kapasitesi sınırlıdır. Kenar sızdırmazlığı bozulursa dışarıdan giren nem kurutucuyu doyurur ve camlar arasında silinmeyen buğu oluşur; ünite değişmeden sorun geçmez: cam arasındaki buhar nasıl gider. Avrupa'da ünitelerin nem geçirme dayanımı EN 1279-2 standardındaki uzun süreli iklim deneyiyle sınanır. Kenar ısı köprüsünü azaltan sıcak kenar çıtası da içinde aynı kurutucuyu taşır.
Higroskopik tuzlar ve duvarda nem
Zeminden kılcal yolla yükselen su, içindeki çözünmüş tuzları da duvara taşır. Su yüzeyde buharlaşınca tuz orada kalır; nemli bandın üst sınırında görülen tuz çizgisi ve beyaz çiçeklenme bundandır. Ansiklopedik kaynaklar bu tuzların özellikle nitrat ve klorürler olduğunu belirtir (Damp).
Sorunun ikinci yarısı higroskopiktir: tuzla dolmuş sıva, zemin suyu kesildikten sonra da havadan nem çeker. Aşağıdaki tablo, doymuş tuz çözeltisinin üzerindeki denge bağıl nemini verir. Oda nemi bu değerin üstüne çıktığında tuz nem çekip sıvılaşır; nem belirgin biçimde düştüğünde çözelti kurur ve tuz yeniden kristalleşir.
| Tuz | 25 °C'de denge bağıl nemi |
|---|---|
| Magnezyum klorür | %32,8 |
| Potasyum karbonat | %43,2 |
| Magnezyum nitrat | %52,9 |
| Sodyum nitrat | %74,3 |
| Sodyum klorür | %75,3 |
| Potasyum klorür | %84,3 |
| Potasyum sülfat | %97,3 |
Değerler Greenspan'in NIST'te yayımlanan tablosundan alınmıştır. Tablo, nitrat ve klorürlerin neden sorun çıkardığını da gösterir: sülfat ancak neredeyse doymuş havada nem çekerken magnezyum nitrat sıradan bir oda neminde ıslanır. Tuzlu bir duvar bu yüzden nemli havada koyulaşır, kuru havada açılır.
Kılcallık ile higroskopik nem arasındaki fark
Kılcallık, sıvı suyun gözeneklerde yürümesidir ve bir su kaynağına temas ister; higroskopik nem ise havadaki buhardan gelir. Kılcal nem duvarın dibinden başlar ve üst sınırında tuz çizgisi bırakır. Higroskopik tuz nemi yüzeydeki tuz yoğunluğunu izler ve havanın nemiyle birlikte artıp azalır. Soğuk köşedeki ıslaklık ise üçüncü bir sebeptir: yoğuşma, yüzey çiy noktasının altına soğuduğunda görülür. Üç sebep aynı lekeyi yapabildiği için teşhiste harçtan örnek alınıp nem ve tuz içeriği ölçülür.
İngiliz standardı BS 6576'ya göre nem kesici uygulamasından sonra yapılan yeni sıvanın görevi, duvardaki higroskopik tuzların yüzeye çıkmasını önlerken duvarın kurumasına izin vermektir. Avrupa'da EN 998-1 standardı, tuz içeren nemli yığma duvarlar için ayrı bir sıva türü tanımlar: yenileme sıvası. Subasman ve bodrum su yalıtımı doğru kurulmadan sıva yenilemek kalıcı sonuç vermez.
Ahşabın denge nem içeriği ve sorpsiyon izotermi
Ahşap higroskopiktir: havayla nem alışverişini durdurmak mümkün değildir. Havanın bağıl nemine karşılık ahşabın ulaştığı su oranına denge nem içeriği denir. Aynı sıcaklıkta bağıl nem ile denge nem içeriği arasındaki eğriye sorpsiyon izotermi denir.
| Havanın bağıl nemi | Ahşabın denge nem içeriği |
|---|---|
| %30 | yaklaşık %6 |
| %50 | %9-10 |
| %70 | %12-13 |
| %90 | %20-21 |
Değerler Oregon State Üniversitesi'nin ahşap ve nem yayınından alınmıştır. Aynı yayına göre hücre çeperleri suya doyduğunda (lif doygunluk noktası, çoğu türde %25-30) şişme durur; bu noktanın altında ahşap kurudukça büzülür. Lif doygunluğundan tam kuruluğa büzülme teğet yönde yaklaşık %8, radyal yönde %4, boyuna ise yalnız %0,1'dir. Mevsimle değişen iç ve dış nem, ahşap pencere kanadında ve kasasında boyut değişimi olarak görülür.
Yalıtım malzemelerinde nem alma: mineral yün ve ahşap lifi
Üretici Rockwool, taş yününü higroskopik olmayan ve su itici bir malzeme olarak tanımlar: havadaki nemi çekip tutmaz. Taş yünü ve cam yünü buharı kolayca geçirir. Buhar soğuk bir yüzeyde yoğuşursa lifler bu suyu emip dağıtmaz; su lif aralarında serbest kalır ya da aşağı süzülür.
Ahşap lifi levhalar tersine davranır. Steico, ahşap lifi yalıtımın higroskopik olduğunu, iç mekândaki nem tepelerini tampon gibi alıp hava kuruyunca geri verdiğini belirtir. Tampon etkisinin bir sınırı vardır; buhar kesici ve havalandırma kararı yine çiy noktası hesabıyla verilir.
Öteki anlamlar
Bitki biliminde higroskopik hareket: Ölü bitki dokuları nemle şişip kuruyunca büzülür. Çam kozalağının pulları kuru havada açılır, nemli havada kapanır. Bazı otların tohum kılçıkları nemle kıvrılıp düzelerek tohumu toprağa gömer.
Higroskop: Nemi gözle görülür bir değişimle gösteren eski aletlerin adıdır. Terimin kökündeki "-skop" gözlem anlamına gelir. Bugün nem ölçümü için higrometre kullanılır.
Sık sorulan sorular
Higroskopik madde ne demek?
Havadaki su buharını çekip tutan maddedir. Tuz, şeker, bal, silika jel, pamuk ve ahşap higroskopiktir.
Higroskopik ile nem alıcı aynı şey mi?
Nem alıcı (kurutucu), higroskopik özelliği bir işe koşulan maddedir. Kalsiyum klorür, silika jel ve moleküler elek bu amaçla kullanılır. Her higroskopik madde iyi bir nem alıcı değildir.
Isıcamın içindeki kurutucu değiştirilebilir mi?
Hayır. Kurutucu çıtanın içindedir ve kenar kapalıdır. Kurutucu doymuşsa ünite yenilenir; ısıcam ile pencere kasası ayrı parçalardır.
Duvardaki tuz lekesi neden yağmurlu havada ıslanır?
Sıvadaki nitrat ve klorür tuzları havanın nemi eşiklerini aştığında nem çeker. Leke havayla birlikte koyulaşıp açılıyorsa sebep çoğu zaman higroskopik tuzdur.
Taş yünü nem çeker mi?
Üreticiye göre çekmez; taş yünü higroskopik değildir. Islanırsa su liflerin içine emilmez ve buhar geçirgen yapı sayesinde kurur.