Silicagel là gì? Cơ chế hấp phụ hơi nước của silicagel - Điều chế silicagel như thế nào?

Là một gói nhỏ thường được tìm thấy các thiết bị điện tử, trong các bịt bánh kẹo thực phẩm,... thì bạn thấy có một gói nhỏ bên trong lạo xạo, Đó chính là gói chống ẩm hay gói silicagel hay hạt hút ẩm. Hạt hút ẩm được sử dụng phổ biến trong cuộc sống hiện nay. Vậy bên trong hạt hút ẩm silicagel là gì? Cơ chế hấp phụ hơi nước trên silicagel như thế nào? 

1. Silicagel là gì?

– Hạt chống ẩm silicagel là gel axit silixic hay hạt chống ẩm có công thức hoá học (SiO2.nH2O, n<2), là hợp chất điôxit silic, ở dạng hạt cứng và xốp với vô số khoang rỗng li ti trong hạt. Mỗi khoang có kích thước lỗ trung bình là 24 angstrom (1 angstrom = 1/10 tỷ mét) nên có diện tích tiếp xúc cực kỳ lớn.

– Silicagel tinh khiết là một chất trơ không phân cực, tuy nhiên khi có nhóm chức hydroxyl trong phân tử thì bề mặt bị phân cực rất mạnh và trở thành chất ưa nước.

– Silicagel thường chứa từ 0,04 ÷ 0,06g nước/1 gam silicagel. Nếu lượng nước này mất đi sẽ là mất tính ưa nước đồng thời làm mất khả năng hấp phụ nước của silicagel.

Hạt chống ẩm silicagel

2. Cơ chế hấp phụ hơi nước của silicagel

– Hạt hút ẩm silicagel là gì mà có thể hấp thu và giữ độ ẩm nhờ vào hiện tượng mao dẫn ở hàng triệu khoang rỗng li ti của nó, hơi nước bị hút và bám vào lỗ rỗng bên trong hạt. Theo nghiên cứu, một hạt silicagel có thể hấp thu 40% lượng hơi nước so với trọng lượng của chính nó.

– Khả năng hút ẩm của silicagel phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của môi trường chứ nó không thể hút tới kiệt hơi ẩm trong không khí và tuân theo quy tắc cân bằng. 

+ Độ ẩm tương đối của không khí: 20% thì có thể hút đến độ ẩm khoảng 12%. 

+ Độ ẩm tương đối của không khí: 50% thì có thể hút đến độ ẩm khoảng 23%. 

+ Độ ẩm tương đối của không khí: 90% thì có thể hút đến độ ẩm khoảng 31%.

– Khi silicagel đã ngậm no nước, chúng ta có thể tái sử dụng một cách đơn giản bằng cách nung nóng nó ở nhiệt độ khoảng 180 °C trong khoảng ba giờ (phụ thuộc vào độ đồng đều nhiệt độ, bề mặt tiếp xúc, …) hoặc cho vào lò vi sóng để chế độ Medium trong khoảng 10 phút.

3. Cách sử dụng lại hạt hút ẩm silicagel

- Silicagel có tính chất hóa học đặc biệt, khi no nước vẫn có cách xử lý để tái sử dụng trong nhiều mục đích thú khác nhau.

- Tất cả những gì bạn cần làm là làm nóng gel trong tủ sấy (bất cứ thứ gì qua điểm sôi của nước, là 100 °C hoặc 212 °F, vì vậy lò 250 °F là tốt). Để các hạt hơi nguội và sau đó bảo quản chúng trong hộp chống nước.

- Ngoài ra, chúng ta có thể mang những túi hút ẩm Silicagel đem đi rang hoặc phơi dưới nắng mặt trời. Nhiệt lượng từ ánh nắng mặt trời sẽ khiến hơi nước bên trong hạt bay đi. Sau đó, bạn có thể tiếp tục sử dụng chúng để bảo quản những đồ dùng trong nhà. Đây là mẹo tái sử dụng hạt hút ẩm Silicagel mà bạn có thể tự thực hiện tại nhà.

4. Phân loại Silicagel hút ẩm

Có 2 loại Silicagel hút ẩm phổ biến nhất như sau:

- Hạt hút ẩm silicagel màu trắng trong suốt: Dạng hạt tròn không màu. Đường kính của hạt từ 2mm đến 4mm. Hạt hút ẩm silicagel được chiết xuất từ nguyên liệu natri othosilicat (Na2SiO4) và silic tetraclorura (SiCl4). Hạt silicagel trong suốt sẽ chuyển sang màu đục khi ngậm no nước.

Hạt hút ẩm silicagel màu xanh

- Hạt hút ẩm silicagel màu xanh: Được tạo bởi chất silicagel màu trắng, sau đó dùng chất Coban Clorua tạo thành. Coban Clorua được ứng dụng trong việc nhuộm màu vì giá rẻ hơn nhiều so với các chất khác. Đối với hạt chống ẩm silicagel màu xanh, khi ngậm no nước, chúng sẽ chuyển sang màu hồng.

5. Phương trình điều chế silicagel

Thuật ngữ sol-gel đề cập đến là một quá trình điều chế silicagel, trong đó các hạt nano rắn phân tán trong một chất lỏng để tạo thành mạng ba chiều liên tục trải dài khắp chất lỏng (gel), thuật ngữ sol-gel đôi khi được sử dụng như một danh từ để chỉ các gel được làm từ quá trình sol-gel.

Silicagel là sản phẩm cuối của quá trình sol gel của acid silic, cô đặc và tạo nên hình dạng khác nhau tùy mục đích sử dụng. Các mạng tinh thể acid silic phân bố rộng, liên kết ba chiều với nhau tạo thành các khoảng trống với kích thước lỗ trống 2,7-3A tạo nên khả năng giữ nước, với một tiết diện tiếp xúc lớn.

Điều chế silicagel bằng cách cho natri silicat tác dụng với axit sunfuric. Kết quả tạo thành dạng sol, rồi sol đông tụ lại thành gen. Sau khi rửa, sấy khô và nung ta thu được silicagel. Đó là chất rắn có lỗ xốp nhỏ, dạng cục hoặc viên hình cầu tuỳ thuộc phương pháp tạo hạt khi điều chế, có loại trong suốt như thuỷ tinh, có loại đục.

Phương trình điều chế silicagel: Na2O.3SiO2 + H2SO4   → 3SiO2 + H2O + Na2SO4

Lời kết

Trên đây là kiến thức hóa học đời sống về hạt chống ẩm silicagel được sử dụng phổ biến trong đời sống hằng ngày và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Hạt chống ẩm silicagel có thành phần ra sao? Cấu trúc của silicagel, chúng hoạt động như thế nào và ứng dụng thế nào? Hi vọng rằng sau bài viết Silicagel là gì? Cơ chế hấp phụ hơi nước trên silicagel mang đến cho chúng ta nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống chúng ta.