POROWATOŚĆ CHEMICZNA: CHARAKTERYSTYKA, RODZAJE I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Porowatość chemiczny jest zdolność z niektórych materiałów do pochłaniania lub przechodzi przez pewne inne substancje w fazie ciekłej lub gazowej, za pomocą pustych przestrzeni obecnych w jej strukturze. Mówiąc o porowatości, opisuje się część „pustych” lub pustych przestrzeni w pewnym materiale.

Jest to reprezentowane przez część objętości tych wnęk podzielona przez objętość całości badanego materiału. Wielkość lub wartość liczbową wynikającą z tego parametru można wyrazić na dwa sposoby: wartość z przedziału od 0 do 1 lub wartość procentową (wartość od 0 do 100%), aby opisać, ile materiału stanowi pusta przestrzeń.

Chociaż przypisuje się mu wiele zastosowań w różnych gałęziach czystych, stosowanych, materiałoznawstwa, między innymi, główna funkcjonalność porowatości chemicznej jest związana ze zdolnością określonego materiału do umożliwienia wchłaniania płynów; to znaczy ciecze lub gazy.

Ponadto, w ramach tej koncepcji analizowane są wymiary i ilość pustek lub „porów”, które sito lub membrana częściowo przepuszczają niektóre ciała stałe.

cechy

Dwie substancje oddziałują na siebie

Porowatość to część objętości domniemanego ciała stałego, która jest z pewnością pusta i jest związana ze sposobem, w jaki dwie substancje oddziałują, nadając jej specyficzne właściwości przewodnictwa, właściwości krystaliczne, mechaniczne i wiele innych.

Szybkość reakcji zależy od przestrzeni ciała stałego

W reakcjach, które zachodzą między substancją gazową a ciałem stałym lub między cieczą a ciałem stałym, szybkość reakcji zależy w dużej mierze od przestrzeni na powierzchni ciała stałego, która jest dostępna dla zajścia reakcji.

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 właściwościami porów, a także z ich liczbą.

Rodzaje porowatości chemicznej

Porowatość może być wielu typów (m.in. geologiczna, aerodynamiczna, chemiczna), ale w przypadku chemii opisuje się dwa typy: masowy i objętościowy, w zależności od klasy badanego materiału.

Masowa porowatość

Odnosząc się do porowatości masy określa się zdolność substancji do wchłaniania wody. W tym celu stosuje się równanie pokazane poniżej:

% P _m = (m _s - m ₀ ) / m ₀ x 100

W tym wzorze:

P _m reprezentuje odsetek porów (wyrażony w procentach).
m _s odnosi się do masy frakcji po zanurzeniu w wodzie.
m ₀ oznacza masę dowolnej frakcji substancji przed jej zanurzeniem.

Porowatość objętościowa

Podobnie, aby określić objętościową porowatość określonego materiału lub proporcji jego wnęk, stosuje się następujący wzór matematyczny:

% P _v = ρ _m / x 100

W tym wzorze:

P _v opisuje proporcję porów (wyrażoną w procentach).
ρ _m odnosi się do gęstości substancji (nie zanurzonej).
ρ _f reprezentuje gęstość wody.

Przykłady porowatości chemicznej

Unikalne cechy niektórych materiałów porowatych, takie jak liczba ubytków czy wielkość ich porów, sprawiają, że są one interesującym przedmiotem badań.

Tak więc wiele z tych niezwykle przydatnych substancji występuje w przyrodzie, ale znacznie więcej można zsyntetyzować w laboratoriach.

Badanie czynników wpływających na porowatość odczynnika pozwala określić jego możliwe zastosowania i spróbować pozyskać nowe substancje, które pomogą naukowcom w dalszym rozwoju w dziedzinie materiałoznawstwa i technologii.

Jednym z głównych obszarów, w których bada się porowatość chemiczną, jest kataliza, podobnie jak inne obszary, takie jak adsorpcja i separacja gazów.

Zeolity

Dowodem na to jest badanie materiałów krystalicznych i mikroporowatych, takich jak zeolity i struktury metali organicznych.

W tym przypadku zeolity są stosowane jako katalizatory w reakcjach prowadzonych na drodze katalizy kwasowej, ze względu na ich właściwości mineralne, takie jak porowaty tlenek, oraz istnieją różne typy zeolitów o małych, średnich i dużych porach.

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

Organiczne struktury metalowe zawierające materiały hybrydowe

Inną klasą badanych związków są struktury metali organicznych, na które składają się materiały hybrydowe, powstałe z fragmentu organicznego, substancji wiążącej oraz fragmentu nieorganicznego, który stanowi podstawę dla tych substancji.

Stanowi to większą złożoność w jego strukturze w porównaniu ze strukturą zeolitów opisanych powyżej, a zatem daje znacznie większe możliwości niż te, które można sobie wyobrazić dla zeolitów, ponieważ można je stosować do projektowania nowych materiałów o unikalnych właściwościach.

Pomimo tego, że są to materiały wymagające niewielkiego czasu badań, te organiczne struktury metali były produktem wielu syntez w celu wytworzenia materiałów o wielu różnych strukturach i właściwościach.

Struktury te są dość stabilne termicznie i chemicznie, w tym szczególnie interesujący jest produkt zawierający między innymi kwas tereftalowy i cyrkon.

UiO-66

Substancja ta, zwana UiO-66, ma dużą powierzchnię o odpowiedniej porowatości i innych cechach, które sprawiają, że jest to optymalny materiał do badań w obszarach katalizy i adsorpcji.

Inni

Wreszcie, istnieją niezliczone przykłady zastosowań farmaceutycznych, badań gleby, przemysłu naftowego i wielu innych, gdzie porowatość substancji jest podstawą do uzyskania niezwykłych materiałów i wykorzystania ich na korzyść nauki.

Bibliografia

1. Lillerud, KP (2014). Materiały porowate. Odzyskany z mn.uio.no
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Porowatość: ustalenie związku między parametrami suszenia a jakością suszonej żywności. Odzyskany z books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, JA i wsp. (2018). Encyklopedia Britannica. Odzyskany z britannica.com
4. Ryż, RW (2017). Porowatość ceramiki: właściwości i zastosowania. Odzyskany z books.google.co.ve