Charakterystyka porowatości chemicznej, rodzaje i przykłady



The porowatość chemiczna jest zdolnością pewnych materiałów do wchłaniania lub przepuszczania pewnych substancji w fazie ciekłej lub gazowej, poprzez puste przestrzenie obecne w jej strukturze. Mówiąc o porowatości, opisana jest część „pustych” lub pustych przestrzeni w pewnym materiale.

Jest to reprezentowane przez część objętości tych jam podzieloną przez objętość badanego materiału. Wielkość lub wartość liczbowa wynikająca z tego parametru może być wyrażona na dwa sposoby: wartość między 0 a 1 lub procent (wartość między 0 a 100%), aby opisać, ile materiału jest pustą przestrzenią.

Pomimo przypisywania wielu zastosowań w różnych gałęziach czystych nauk, stosowanych, materiałów, między innymi, główna funkcjonalność porowatości chemicznej jest związana ze zdolnością niektórych materiałów do absorpcji płynów; to znaczy płyny lub gazy.

Ponadto, dzięki tej koncepcji analizujemy wymiary i liczbę otworów lub „porów”, które sito lub częściowo przepuszczalna membrana ma w pewnych ciałach stałych.

Indeks

  • 1 Charakterystyka
    • 1.1 Interakcja dwóch substancji
    • 1.2 Szybkość reakcji zależy od przestrzeni powierzchni ciała stałego
    • 1.3 Dostępność lub przenikalność zależy od porów
  • 2 Rodzaje porowatości chemicznej
    • 2.1 Masowa porowatość
    • 2.2 Porowatość objętościowa
  • 3 Przykłady porowatości chemicznej
    • 3.1 Zeolity
    • 3.2 Organiczne struktury metalowe obejmujące materiały hybrydowe
    • 3.3 UiO-66
    • 3.4 Inne
  • 4 odniesienia

Funkcje

Dwie substancje wchodzą w interakcje

Porowatość jest częścią objętościową stałego założenia, które z pewnością jest puste i jest związane ze sposobem, w jaki dwie substancje oddziałują ze sobą, nadając mu specyficzne właściwości przewodności, krystaliczności, właściwości mechanicznych i wielu innych właściwości..

Szybkość reakcji zależy od przestrzeni powierzchni ciała stałego

W reakcjach zachodzących między substancją gazową a ciałem stałym lub między cieczą a ciałem stałym, szybkość reakcji zależy w dużym stopniu od przestrzeni powierzchni ciała stałego, która jest dostępna, aby można było przeprowadzić reakcję.

Dostępność lub przenikalność zależy od porów

Dostępność lub przenikalność, jaką substancja może mieć na wewnętrznej powierzchni cząstki danego materiału lub związku, jest również ściśle związana z wymiarami i charakterystyką porów, a także ich liczbą.

Rodzaje porowatości chemicznej

Porowatość może być wielu rodzajów (między innymi geologicznych, aerodynamicznych, chemicznych), ale jeśli chodzi o chemię, opisano dwa rodzaje: masowy i objętościowy, w zależności od rodzaju badanego materiału..

Masowa porowatość

W odniesieniu do porowatości masy określa się zdolność substancji do absorpcji wody. W tym celu zastosowano poniższe równanie:

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

W tej formule:

Pm reprezentuje udział porów (wyrażony w procentach).
ms odnosi się do masy frakcji po zanurzeniu w wodzie.
m0 opisuje masę dowolnej frakcji substancji przed zanurzeniem.

Porowatość objętościowa

Podobnie, w celu określenia objętościowej porowatości określonego materiału lub proporcji jego wnęk, stosuje się następujący wzór matematyczny:

% Pv = ρm/ [ρm + (ρf/ Pm)] x 100

W tej formule:

Pv opisuje proporcję porów (wyrażoną w procentach).
ρm odnosi się do gęstości substancji (bez zanurzenia).
ρf reprezentuje gęstość wody.

Przykłady porowatości chemicznej

Unikalne cechy niektórych materiałów porowatych, takie jak liczba wnęk lub wielkość ich porów, czynią je interesującym przedmiotem badań.

W ten sposób duża liczba tych substancji o dużej użyteczności znajduje się w przyrodzie, ale o wiele więcej można syntetyzować w laboratoriach.

Badanie czynników, które wpływają na jakość porowatości odczynnika, pozwala określić możliwe zastosowania i spróbować uzyskać nowe substancje, które pomogą naukowcom w dalszym rozwoju w dziedzinie nauki i technologii materiałów.

Jednym z głównych obszarów, w których bada się porowatość chemiczną, jest kataliza, podobnie jak w innych obszarach, takich jak adsorpcja i separacja gazów..

Zeolity

Dowodem na to są badania materiałów krystalicznych i mikroporowatych, takich jak zeolity i struktura metali organicznych.

W tym przypadku zeolity są stosowane jako katalizatory w reakcjach przeprowadzanych za pomocą katalizy kwasowej, ze względu na ich właściwości mineralne jako porowaty tlenek i że istnieją różne typy zeolitów z porami o małych, średnich i dużych rozmiarach.

Przykładem zastosowania zeolitów jest proces krakingu katalitycznego, metoda stosowana w rafineriach ropy naftowej do produkcji benzyny z frakcji lub z ciężkiej ropy naftowej..

Organiczne struktury metalowe, które obejmują materiały hybrydowe

Inną klasą badanych związków są struktury metali organicznych, które obejmują materiały hybrydowe, utworzone z fragmentu organicznego, substancji wiążącej i fragmentu nieorganicznego, który stanowi podstawową podstawę tych substancji.

Stanowi to większą złożoność jego struktury w stosunku do opisanych powyżej zeolitów, więc obejmuje znacznie większe możliwości niż można sobie wyobrazić w przypadku zeolitów, ponieważ można je wykorzystać do projektowania nowych materiałów o unikalnych właściwościach.

Te organiczne struktury metali, mimo że stanowią grupę materiałów o niewielkim czasie badań, są wynikiem dużej liczby syntez w celu wytworzenia materiałów o wielu różnych strukturach i właściwościach..

Struktury te są dość stabilne termicznie i chemicznie, w tym szczególnie interesujące, które jest produktem kwasu tereftalowego i cyrkonu, wśród innych odczynników.

UiO-66

Substancja ta, zwana UiO-66, ma rozległą powierzchnię o odpowiedniej porowatości i innych właściwościach, co czyni ją optymalnym materiałem do badań w obszarach katalizy i adsorpcji..

Inni

Wreszcie istnieje nieskończona liczba przykładów w zastosowaniach farmaceutycznych, badaniach gleby, w przemyśle naftowym i wielu innych, gdzie porowatość substancji jest wykorzystywana jako podstawa do uzyskania nadzwyczajnych materiałów i wykorzystania ich na korzyść nauk ścisłych.

Referencje

  1. Lillerud, K. P. (2014). Materiały porowate. Odzyskany z mn.uio.no
  2. Joardder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Porowatość: ustalenie zależności między parametrami suszenia a jakością suszonej żywności. Pobrane z books.google.co.ve
  3. Burroughs, C., Charles, J. A. i in. (2018). Encyklopedia Britannica. Odzyskany z britannica.com
  4. Rice, R. W. (2017). Porowatość ceramiki: właściwości i zastosowania. Pobrane z books.google.co.ve