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2024-10-06T09:13:54Z

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[[Datei:SAP swelling.ogv|mini|Video zur Quellung eines Superabsorbers in Wasser (18 Sekunden)]]

Als '''Quellung''', '''Aufquellen''' oder '''Quellen''' wird ein physikalischer Vorgang bezeichnet, bei dem ein Stoff (meist eine [[Flüssigkeit]], aber auch Gase oder Dämpfe) in einen [[Festkörper]] eindringt und eine [[Volumen]]<nowiki />vergrößerung des Letzteren bewirkt. Typische Stoffe, die zum Quellen neigen, sind [[Polymer]]e, [[Holz]], ungebrannte [[Ton (Bodenart)|Tone]], [[Bentonit]], [[Pappe]] oder mit natürlichen [[Faserstoff (Papierherstellung)|Fasern]] hergestellte [[Verbundwerkstoff]]e.

Bei [[Hydrophilie|hydrophilen]] Polymeren wie [[Protein]]en (etwa [[Gelatine]]) oder [[Polysaccharide|Kohlenhydraten]] (etwa [[Stärke]] oder [[Cellulose]]derivaten) oder [[Polyacrylate]]n ([[Superabsorber]]n) ist es gewöhnlich Wasser, das als Quellmittel wirkt. Die Wassermoleküle werden über [[Wasserstoffbrückenbindung]]en an [[Polarität (Chemie)|polare]] Gruppen gebunden, wodurch die Polymerketten ihren Abstand zueinander vergrößern. Die Quellung kann entweder zu einer Lösung des Polymers führen (etwa bei Gelatine in warmem Wasser) oder, wenn das Polymer [[Polymernetzwerk|vernetzt]] ist, zu einem sogenannten [[Hydrogel]].

Aus dem anorganischen Bereich bekannt ist zum Beispiel die Quellung von [[Schichtsilikate]]n ([[Ton (Bodenart)|Ton]]) durch Wasser.

[[Hydrophobie|Hydrophobe]] Polymere, wie etwa [[Gummi]] werden durch Wasser kaum, stärker dagegen durch organische [[Lösungsmittel]] angequollen und verlieren dadurch ihre Festigkeit, unter Umständen – wenn die auftretenden [[Mechanische Spannung|Zugspannungen]] die Festigkeit des Materials überschreiten – bis zur Zerstörung der Struktur. Der Grad der Quellung wird ermittelt durch Messung von:<ref name="Röthemeyer">Fritz Röthemeyer, Franz Sommer: ''Kautschuktechnologie.'' 2. Auflage. Hanser, München u. a. 2006, ISBN 978-3-446-40480-9, S. 527–528.</ref>
* Massenänderung
* Volumenänderung
* Abmessungsänderung

Quellvorgänge sind meist [[Endotherme Reaktion|endotherm]], aber [[Exergone und endergone Reaktion|exergonisch]]. Dies lässt sich leicht anhand der Quellung von Stärke in Wasser zeigen, die schon bei Raumtemperatur freiwillig abläuft, aber bei Temperaturerhöhung (Energiezufuhr) ''zunimmt''.

Außerdem sind sie reversibel, soweit das Quellmittel wieder aus dem Festkörper entweichen (etwa durch Verdampfen) kann.

== Siehe auch ==
* [[Swelling]] (irreversible Falten- und Wellenbildung in Flachfolienmaterial)
* [[Verzug (Mechanik)]]

== Literatur ==
* Michael Kischel: ''Quellung von Polyethylenoxid-Gelen unter besonderer Berücksichtigung des Phasenübergangs des Lösungsmittels.'' Doktorarbeit Universität Duisburg-Essen 2003 ([https://d-nb.info/967969409/34 PDF: 1,2 MB, 160 Seiten] auf d-nb.info).

== Weblinks ==
{{Wiktionary|quellen}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Messgröße der Verfahrenstechnik]]
[[Kategorie:Dimensionale Messtechnik]]
[[Kategorie:Werkstoffeigenschaft]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Quellung - Versionsgeschichte

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