Chemické charakteristiky poréznosti, typy a príklady



chemická pórovitosť je schopnosť určitých materiálov absorbovať alebo prenikať určitými látkami v kvapalnej alebo plynnej fáze cez prázdne priestory nachádzajúce sa v jej štruktúre. Keď hovoríme o pórovitosti, je opísaná časť "dutých" alebo prázdnych priestorov v určitom materiáli.

Predstavuje objemovú časť týchto dutín vydelenú objemom celkového študovaného materiálu. Veľkosť alebo číselná hodnota vyplývajúca z tohto parametra môže byť vyjadrená dvoma spôsobmi: hodnotou medzi 0 a 1 alebo percentom (hodnota medzi 0 a 100%), aby sa opísalo, koľko materiálu je prázdny priestor.

Napriek tomu, že sa pripisuje viacnásobnému použitiu v rôznych odboroch čistých vied, aplikovaných materiálov, okrem iného, ​​hlavná funkčnosť chemickej pórovitosti je spojená so schopnosťou určitého materiálu umožniť absorpciu tekutín; to znamená kvapaliny alebo plyny.

Okrem toho prostredníctvom tohto konceptu analyzujeme rozmery a počet otvorov alebo "pórov", ktoré má sito alebo čiastočne priepustná membrána v určitých pevných látkach..

index

  • 1 Charakteristiky
    • 1.1 Interakcia dvoch látok
    • 1.2 Rýchlosť reakcie závisí od plochy povrchu pevnej látky
    • 1.3 Dostupnosť alebo prenikavosť závisí od pórov
  • 2 Typy chemickej pórovitosti
    • 2.1 Hmotnostná pórovitosť
    • 2.2 Objemová pórovitosť
  • 3 Príklady chemickej pórovitosti
    • 3.1 Zeolity
    • 3.2 Organické kovové štruktúry zahŕňajúce hybridné materiály
    • 3.3 UiO-66
    • 3.4 Iné
  • 4 Odkazy

rysy

Interagujú dve látky

Pórovitosť je objemová časť pevného predpokladu, ktorý je určite dutý a súvisí so spôsobom, akým dve látky interagujú, čo mu dáva špecifické vlastnosti vodivosti, kryštalického, mechanického a mnohých ďalších vlastností..

Rýchlosť reakcie závisí od povrchového priestoru pevnej látky

V reakciách, ktoré sa vyskytujú medzi plynnou látkou a pevnou látkou alebo medzi kvapalinou a pevnou látkou, závisí rýchlosť reakcie vo veľkej miere od priestoru povrchu pevnej látky, ktorý je k dispozícii, takže reakcia môže byť uskutočnená..

Dostupnosť alebo prenikavosť závisí od pórov

Dostupnosť alebo prenikavosť, ktorú môže mať látka na vnútornom povrchu častica daného materiálu alebo zlúčeniny, je tiež úzko spojená s rozmermi a charakteristikami pórov, ako aj s ich počtom..

Druhy chemickej pórovitosti

Pórovitosť môže byť mnohých typov (geologických, aerodynamických, chemických, okrem iných), ale pokiaľ ide o chémiu, sú opísané dva typy: hmotnosť a objem, v závislosti od druhu študovaného materiálu..

Hmotnostná pórovitosť

Keď sa odkazuje na hmotnostnú pórovitosť, stanoví sa schopnosť látky absorbovať vodu. Na tento účel sa používa rovnica uvedená nižšie:

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

V tomto vzorci:

Pm predstavuje podiel pórov (vyjadrený v percentách).
ms Výraz "hmotnosť" znamená hmotnosť frakcie po ponorení do vody.
m0 opisuje hmotnosť akejkoľvek frakcie látky pred ponorením.

Objemová pórovitosť

Podobne na určenie objemovej pórovitosti určitého materiálu alebo podielu jeho dutín sa používa nasledujúci matematický vzorec:

% Pproti = ρm/ [ρm + (ρF/ Pm)] x 100

V tomto vzorci:

Pproti opisuje podiel pórov (vyjadrený v percentách).
ρm sa vzťahuje na hustotu látky (bez ponorenia).
ρF predstavuje hustotu vody.

Príklady chemickej pórovitosti

Unikátne vlastnosti niektorých poréznych materiálov, ako je počet dutín alebo veľkosť ich pórov, z nich robia zaujímavý predmet štúdia.

Týmto spôsobom sa v prírode nachádza veľké množstvo týchto látok s veľkou využiteľnosťou, ale v laboratóriách možno syntetizovať oveľa viac.

Skúmanie faktorov, ktoré ovplyvňujú vlastnosti porozity činidla, umožňuje určiť možné aplikácie, ktoré má, a pokúsiť sa získať nové látky, ktoré pomôžu vedcom pokračovať v rozvoji vedy a techniky materiálov..

Jednou z hlavných oblastí, v ktorých sa študuje chemická pórovitosť, je katalýza, ako v iných oblastiach, ako je adsorpcia a separácia plynov..

zeolity

Dôkazom toho je výskum kryštalických a mikroporéznych materiálov, ako sú zeolity a štruktúra organických kovov.

V tomto prípade sa zeolity používajú ako katalyzátory v reakciách, ktoré sa uskutočňujú pomocou kyslej katalýzy, kvôli ich minerálnym vlastnostiam ako pórovitý oxid a že existujú rôzne typy zeolitov s pórmi malých, stredných a veľkých rozmerov..

Príkladom použitia zeolitov je proces katalytického krakovania, ktorý sa používa v ropných rafinériách na výrobu benzínu z frakcie alebo rezaného z ťažkej ropy..

Organické kovové štruktúry, ktoré zahŕňajú hybridné materiály

Ďalšou triedou skúmaných zlúčenín sú štruktúry organických kovov, ktoré zahŕňajú hybridné materiály, vytvorené z organického fragmentu, väzbovej látky a anorganického fragmentu, ktorý tvorí základný základ týchto látok..

To predstavuje väčšiu zložitosť štruktúry vzhľadom na vyššie opísané zeolity, takže obsahuje omnoho väčšie možnosti, než si možno predstaviť pre zeolity, pretože sa môžu použiť na navrhovanie nových materiálov s jedinečnými vlastnosťami..

Napriek tomu, že ide o skupinu materiálov s malým časom štúdia, tieto organické štruktúry kovov sú produktom veľkého množstva syntézy na výrobu materiálov s mnohými rôznymi štruktúrami a vlastnosťami..

Tieto štruktúry sú tepelne a chemicky pomerne stabilné, vrátane takých, ktoré sú predmetom zvláštneho záujmu, ktorý je produktom kyseliny tereftalovej a zirkónia, medzi inými činidlami..

UIO-66

Táto látka, nazývaná UiO-66, má rozsiahly povrch s primeranou pórovitosťou a ďalšími vlastnosťami, ktoré z neho robia optimálny materiál pre štúdie v oblastiach katalýzy a adsorpcie..

ostatné

Nakoniec existuje nekonečný počet príkladov vo farmaceutických aplikáciách, pôdnych skúškach, v ropnom priemysle a mnohých ďalších, kde sa pórovitosť látok používa ako základ na získavanie mimoriadnych materiálov a ich využívanie v prospech vied..

referencie

  1. Lillerud, K. P. (2014). Porézne materiály. Získané z mn.uio.no
  2. Joardder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Pórovitosť: Stanovenie vzťahu medzi parametrami sušenia a kvalitou sušených potravín. Zdroj: books.google.co.ve
  3. Burroughs, C., Charles, J.A. et al. (2018). Encyklopédia Britannica. Získané z britannica.com
  4. Rice, R. W. (2017). Pórovitosť keramiky: Vlastnosti a aplikácie. Zdroj: books.google.co.ve