Značilnosti, vrste in primeri kemijske poroznosti



The kemična poroznost je sposobnost nekaterih materialov, da absorbirajo ali izpuščajo določene snovi v tekoči ali plinasti fazi, skozi prazne prostore, ki so prisotni v njegovi strukturi. Ko govorimo o poroznosti, je opisan del "votlega" ali praznega prostora v določenem materialu.

Predstavlja ga volumenski delež teh votlin, deljen z volumnom celotnega preučevanega materiala. Velikost ali številčna vrednost, ki izhaja iz tega parametra, se lahko izrazi na dva načina: vrednost med 0 in 1 ali odstotek (vrednost med 0 in 100%), da se opiše, koliko materiala je prazen prostor.

Kljub temu, da se v različnih vejah čistih znanosti pripisujejo večkratne uporabe, med drugim uporabljene materiale, je glavna funkcionalnost kemijske poroznosti povezana s sposobnostjo določenega materiala, da dovoli absorpcijo tekočin; to so tekočine ali plini.

Poleg tega skozi ta koncept analiziramo dimenzije in število lukenj ali "por", ki jih ima sito ali delno prepustna membrana v nekaterih trdnih snoveh..

Indeks

  • 1 Značilnosti
    • 1.1 Medsebojno delovanje dveh snovi
    • 1.2 Hitrost reakcije je odvisna od površinskega prostora trdne snovi
    • 1.3 Dostopnost ali prodornost je odvisna od por
  • 2 Vrste kemijske poroznosti
    • 2.1 Masna poroznost
    • 2.2 Prostorninska poroznost
  • 3 Primeri kemijske poroznosti
    • 3.1 Zeoliti
    • 3.2 Organske kovinske strukture, ki vključujejo hibridne materiale
    • 3.3 UiO-66
    • 3.4 Drugo
  • 4 Reference

Funkcije

Medsebojno delujeta dve snovi

Poroznost je prostorninski del trdne predpostavke, ki je zagotovo votla in je povezana z načinom medsebojnega delovanja dveh snovi, ki mu daje posebne lastnosti prevodnosti, kristalnih, mehanskih in mnogih drugih lastnosti..

Hitrost reakcije je odvisna od površinskega prostora trdne snovi

Pri reakcijah, ki nastanejo med plinasto snovjo in trdno snovjo ali med tekočino in trdno snovjo, je hitrost reakcije v veliki meri odvisna od razpoložljivega prostora površine trdne snovi, tako da se lahko reakcija izvede..

Dostopnost ali prodornost je odvisna od por

Dostopnost ali prodornost, ki jo lahko ima snov na notranji površini delca določenega materiala ali spojine, je tudi tesno povezana z dimenzijami in značilnostmi por, pa tudi s številom le-teh..

Vrste kemijske poroznosti

Poroznost je lahko številnih vrst (geoloških, aerodinamičnih, kemičnih, med drugim), pri kemiji pa sta opisani dve vrsti: masa in volumetrija, odvisno od vrste materiala, ki ga proučujemo..

Masna poroznost

Kadar se nanaša na poroznost mase, se določi sposobnost snovi za absorpcijo vode. Za to se uporablja spodaj prikazana enačba:

% Pm = (ms - m0) / m0 x 100

V tej formuli:

Pm predstavlja delež por (izražen v odstotkih).
ms se nanaša na maso frakcije po potopitvi v vodo.
m0 opisuje maso katere koli frakcije snovi pred potopitvijo.

Prostorninska poroznost

Prav tako se za določitev volumetrične poroznosti določenega materiala ali deleža njegovih votlin uporabi naslednja matematična formula:

% Pv = ρm/ [ρm + (ρf/ Pm)] x 100

V tej formuli:

Pv opisuje delež por (izražen v odstotkih).
ρm se nanaša na gostoto snovi (brez potopitve) \ t.
ρf predstavlja gostoto vode.

Primeri kemijske poroznosti

Edinstvene značilnosti nekaterih poroznih materialov, kot so število votlin ali velikost njihovih por, so zanimiv predmet študije.

Na ta način se v naravi nahaja veliko število teh snovi, ki so zelo koristne, vendar jih je v laboratorijih še veliko več.

Raziskovanje dejavnikov, ki vplivajo na lastnosti poroznosti reagenta, omogoča določitev možnih aplikacij, ki jih ima, in poskusiti pridobiti nove snovi, ki znanstvenikom pomagajo nadaljevati napredek na področju znanosti in tehnologije materialov..

Eno glavnih področij, kjer se proučuje kemijska poroznost, je kataliza, kot na drugih področjih, kot so adsorpcija in ločevanje plina..

Zeoliti

Dokaz za to so raziskave kristalnih in mikroporoznih materialov, kot so zeoliti in struktura organskih kovin.

V tem primeru se zeoliti uporabljajo kot katalizatorji v reakcijah, ki se izvajajo s kislinsko katalizo, zaradi svojih mineralnih lastnosti kot porozni oksid in s tem, da obstajajo različne vrste zeolitov s porami majhne, ​​srednje in velike velikosti..

Primer uporabe zeolitov je v procesu katalitskega krekinga, ki se uporablja v rafinerijah nafte za proizvodnjo bencina iz frakcije ali izrezkov iz težke surove nafte..

Organske kovinske strukture, ki vključujejo hibridne materiale

Drugi razred spojin, ki se preiskujejo, so strukture organskih kovin, ki vključujejo hibridne materiale, ki nastanejo iz organskega fragmenta, vezivno snov in anorganski fragment, ki predstavlja temeljno podlago za te snovi..

To predstavlja večjo kompleksnost v svoji strukturi glede na zgoraj opisane zeolite, tako da vsebuje veliko večje možnosti, kot je mogoče za zeolite, saj jih je mogoče uporabiti za oblikovanje novih materialov z edinstvenimi lastnostmi..

Kljub temu, da je to skupina materialov z malo študijskega časa, so bile te organske strukture kovin produkt velikega števila sintez za proizvodnjo materialov z različnimi strukturami in lastnostmi..

Te strukture so precej stabilne toplotno in kemično, vključno s tistimi, ki so posebnega pomena in so produkt tereftalne kisline in cirkonija, med drugimi reagenti..

UiO-66

Ta snov, imenovana UiO-66, ima obsežno površino z ustrezno poroznostjo in drugimi značilnostmi, zaradi katerih je optimalen material za študije na področjih katalize in adsorpcije..

Drugi

Končno, v farmacevtskih aplikacijah, raziskavah tal, v naftni industriji in mnogih drugih primerih je neskončno veliko primerov, kjer se poroznost snovi uporablja kot podlaga za pridobivanje izrednih materialov in njihovo uporabo v korist znanosti..

Reference

  1. Lillerud, K. P. (2014). Porozni materiali. Izterjano iz mn.uio.no
  2. Joardder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Poroznost: vzpostavitev povezave med parametri sušenja in kakovostjo posušene hrane. Vzpostavljeno iz books.google.co.ve
  3. Burroughs, C., Charles, J. A. et al. (2018). Enciklopedija Britannica. Izterjal iz britannica.com
  4. Rice, R. W. (2017). Poroznost keramike: lastnosti in aplikacije. Vzpostavljeno iz books.google.co.ve