- vlastnosti
- Interagujú dve látky
- Rýchlosť reakcie závisí od priestoru na pevnom povrchu
- Prístupnosť alebo priechodnosť závisí od pórov
- Druhy chemickej pórovitosti
- Hromadná pórovitosť
- Objemová pórovitosť
- Príklady chemickej pórovitosti
- zeolity
- Organické kovové štruktúry zahŕňajúce hybridné materiály
- UIO-66
- iní
- Referencie
Chemická pórovitosť je schopnosť z určitých materiálov absorbovať alebo prejsť niektorých ďalších látok v kvapalnej alebo plynnej fáze, pomocou dutín prítomných v jej štruktúre. Keď hovoríme o pórovitosti, je opísaná časť „dutých“ alebo prázdnych medzier v určitom materiáli.
Predstavuje to časť objemu týchto dutín vydelená objemom celkového množstva študovaného materiálu. Veľkosť alebo numerická hodnota vyplývajúca z tohto parametra sa dá vyjadriť dvoma spôsobmi: hodnotou medzi 0 a 1 alebo percentom (hodnota medzi 0 a 100%), aby sa popísalo, koľko materiálu je prázdne miesto.
Napriek tomu, že sa mu pripisuje viacnásobné použitie v rôznych odvetviach čistých, aplikovaných vied o materiáloch, hlavná funkčnosť chemickej pórovitosti súvisí so schopnosťou určitého materiálu umožniť absorpciu tekutín; to znamená kvapaliny alebo plyny.
Okrem toho sa prostredníctvom tohto konceptu analyzujú rozmery a množstvo dutín alebo „pórov“, ktoré prepadli sito alebo čiastočne priepustná membrána v určitých tuhých látkach.
vlastnosti
Interagujú dve látky
Pórovitosť je časť objemu údajnej pevnej látky, ktorá je určite dutá a súvisí so spôsobom, akým dve látky interagujú, čo jej dáva špecifické vlastnosti vodivosti, kryštalických, mechanických vlastností a mnohých ďalších.
Rýchlosť reakcie závisí od priestoru na pevnom povrchu
Pri reakciách, ktoré sa vyskytujú medzi plynnou látkou a pevnou látkou alebo medzi kvapalinou a pevnou látkou, závisí rýchlosť reakcie do veľkej miery od priestoru na povrchu pevnej látky, ktorý je k dispozícii pre uskutočnenie reakcie.
Prístupnosť alebo priechodnosť závisí od pórov
Prístupnosť alebo priepustnosť, ktorú látka môže mať na vnútornom povrchu častice daného materiálu alebo zlúčeniny, tiež úzko súvisí s rozmermi a charakteristikami pórov, ako aj s ich počtom.
Druhy chemickej pórovitosti
Pórovitosť môže byť mnohých druhov (okrem iného geologická, aerodynamická, chemická), ale pri zaobchádzaní s chémiou sú opísané dva typy: hmotová a objemová, v závislosti od triedy skúmaného materiálu.
Hromadná pórovitosť
Vzťahom na hmotnostnú pórovitosť sa určuje schopnosť látky absorbovať vodu. Na tento účel sa používa nasledujúca rovnica:
% P m = (m y - m 0 ) / m 0 x 100
V tomto vzorci:
P m predstavuje podiel pórov (vyjadrený v percentách).
m s označuje hmotnosť frakcie po ponorení do vody.
m 0 predstavuje hmotnosť akejkoľvek frakcie látky pred jej ponorením.
Objemová pórovitosť
Podobne sa na stanovenie objemovej pórovitosti určitého materiálu alebo podielu jeho dutín používa nasledujúci matematický vzorec:
% P v = ρ m / x 100
V tomto vzorci:
P v opisuje podiel pórov (vyjadrený v percentách).
ρ m sa vzťahuje na hustotu látky (nie je ponorená).
ρ f predstavuje hustotu vody.
Príklady chemickej pórovitosti
Jedinečné vlastnosti niektorých pórovitých materiálov, ako napríklad počet dutín alebo veľkosť pórov, z nich robia zaujímavý predmet štúdia.
Preto sa v prírode nachádza veľké množstvo týchto mimoriadne užitočných látok, ale v laboratóriách sa dá syntetizovať oveľa viac.
Preskúmanie faktorov, ktoré ovplyvňujú pórovitosť činidla, nám umožňuje určiť možné aplikácie, ktoré má, a pokúsiť sa získať nové látky, ktoré pomáhajú vedcom pokračovať v pokrokoch v oblasti materiálovej vedy a technológie.
Jednou z hlavných oblastí, v ktorých sa študuje chemická pórovitosť, je katalýza, rovnako 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 pri reakciách, ktoré sa uskutočňujú pomocou kyslej katalýzy, kvôli ich minerálnym vlastnostiam, ako je oxid porézny, a existujú rôzne typy zeolitov s malými, strednými a veľkými pórmi.
Príkladom použitia zeolitov je katalytický krakovací proces, spôsob používaný v ropných rafinériách na výrobu benzínu z frakcie alebo z ťažkej ropy.
Organické kovové štruktúry zahŕňajúce hybridné materiály
Ďalšou triedou zlúčenín, ktoré sa skúmajú, sú štruktúry organických kovov, ktoré zahŕňajú hybridné materiály, vytvorené z organického fragmentu, väzbovej látky a anorganického fragmentu, ktorý tvorí základ týchto látok.
To predstavuje väčšiu zložitosť vo svojej štruktúre vzhľadom na zloženie zoolitov opísaných vyššie, preto obsahuje oveľa väčšie možnosti ako tie, ktoré si vieme predstaviť pre zeolity, pretože sa môžu použiť na navrhovanie nových materiálov s jedinečnými vlastnosťami.
Napriek tomu, že ide o skupinu materiálov s malým časom na štúdium, tieto organické štruktúry kovov boli produktom veľkého počtu syntéz na výrobu materiálov s mnohými rôznymi štruktúrami a vlastnosťami.
Tieto štruktúry sú celkom tepelne a chemicky stabilné, medzi inými reakčnými činidlami patrí medzi zvlášť zaujímavé produkty, ktoré sú produktom kyseliny tereftalovej a zirkónia.
UIO-66
Táto látka, nazývaná UiO-66, má rozsiahly povrch s primeranou pórovitosťou a ďalšími vlastnosťami, vďaka ktorým je optimálnym materiálom pre štúdie v oblasti katalýzy a adsorpcie.
iní
Nakoniec existuje nespočetné množstvo príkladov vo farmaceutických aplikáciách, výskume pôdy, v ropnom priemysle a mnohých ďalších, kde sa pórovitosť látok používa ako základ na získanie mimoriadnych materiálov a ich použitie v prospech vedy.
Referencie
- Lillerud, KP (2014). Porézne materiály. Získané z mn.uio.no
- Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Pórovitosť: Stanovenie vzťahu medzi parametrami sušenia a kvalitou sušeného jedla. Obnovené z books.google.co.ve
- Burroughs, C., Charles, JA a kol. (2018). Encyklopédia Britannica. Obnovené zo stránky britannica.com
- Rice, RW (2017). Porozita keramiky: vlastnosti a aplikácie. Obnovené z books.google.co.ve