Kemiske porøsitetskarakteristika, typer og eksempler



den kemisk porøsitet Er visse materialers evne til at absorbere eller lade gennem visse stoffer i væske eller gasfase gennem tomme rum i sin struktur. Når man taler om porøsitet, beskrives delen af ​​"hule" eller tomme rum i et bestemt materiale.

Det repræsenteres af den del af volumenet af disse hulrum divideret med volumenet af alle de undersøgte materiale. Størrelsen eller den numeriske værdi, der er resultatet af denne parameter, kan udtrykkes på to måder: en værdi mellem 0 og 1 eller en procentdel (værdi mellem 0 og 100%) for at beskrive, hvor meget materiale der er tomt.

Til trods for at blive tilskrevet flere anvendelser i forskellige grene af de rene videnskaber, anvendes anvendt materialer, blandt andet, er den primære funktionalitet af kemisk porøsitet forbundet med evnen hos visse materialer til at tillade absorption af væsker; det vil sige væsker eller gasser.

Desuden analyserer vi gennem dette koncept dimensionerne og antallet af huller eller "porer", at en sigte eller en delvis gennemtrængelig membran har i visse faste stoffer.

indeks

  • 1 kendetegn
    • 1.1 Interagere to stoffer
    • 1.2 Reaktionshastigheden afhænger af overfladen af ​​det faste stof
    • 1.3 Tilgængelighed eller gennemtrængelighed afhænger af porerne
  • 2 Typer af kemisk porøsitet
    • 2,1 Masseporøsitet
    • 2,2 volumetrisk porøsitet
  • 3 Eksempler på kemisk porøsitet
    • 3,1 zeolitter
    • 3.2 Organiske metalstrukturer, der involverer hybridmaterialer
    • 3.3 UiO-66
    • 3.4 Andre
  • 4 referencer

funktioner

To stoffer interagerer

Porøsitet er rumfanget del af en fast naturligvis er bestemt hul og er relateret til den måde, hvorpå to stoffer vekselvirker, hvilket giver særlige ledningsevnekarakteristikkerne, krystal, mekaniske egenskaber og mange andre.

Reaktionshastigheden afhænger af overfladen af ​​det faste stof

I de reaktioner, der forekommer mellem et gasformigt stof og et faststof eller mellem en væske og et faststof, afhænger hastigheden af ​​en reaktion i høj grad af rummet af overfladen af ​​det faste stof, der er tilgængeligt, således at reaktionen kan udføres.

Tilgængelighed eller gennemtrængelighed afhænger af porerne

Tilgængelighed eller penetrerbarhed kan have et stof i den indre overflade af en partikel af et materiale eller særlig forbindelse er også tæt forbundet med de dimensioner og karakteristika for porerne og antal deraf.

Typer af kemisk porøsitet

Porøsiteten kan være af mange typer (geologisk, aerodynamisk, kemisk, blandt andet), men når det kommer til kemi, beskrives to typer: masse og volumetrisk afhængig af, hvilken type materiale der studeres..

Masseporøsitet

Når man henviser til masseporøsiteten, bestemmes evnen af ​​et stof til at absorbere vand. Til dette benyttes ligningen vist nedenfor:

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

I denne formel:

Pm repræsenterer andelen af ​​porerne (udtrykt i procent).
ms henviser til fraktionens masse efter at være nedsænket i vand.
m0 beskriver massen af ​​en hvilken som helst fraktion af stoffet, inden den nedsænkes.

Volumetrisk porøsitet

På samme måde anvendes følgende matematiske formel til bestemmelse af den volumetriske porøsitet af et bestemt materiale eller andelen af ​​dets hulrum.

% Pv = ρm/ [ρm + (ρF/ Pm)] x 100

I denne formel:

Pv beskriver andelen af ​​porer (udtrykt i procent).
ρm henviser til stoffets massefylde (uden nedsænkning).
ρF repræsenterer vandets tæthed.

Eksempler på kemisk porøsitet

De unikke egenskaber ved nogle porøse materialer, såsom antallet hulrum eller størrelsen på deres porer, gør dem til et interessant studieobjekt.

På denne måde findes et stort antal af disse stoffer med stor nytte, men mange flere kan syntetiseres i laboratorier.

Undersøgelse af de faktorer, som påvirker porøsitetskvaliteten af ​​et reagens, gør det muligt at bestemme de mulige anvendelser, den har, og for at forsøge at opnå nye stoffer, som hjælper forskere til at fortsætte med at fremme inden for områderne videnskab og teknologi af materialer.

Et af de vigtigste områder, hvor kemisk porøsitet er undersøgt, er i katalyse, som i andre områder såsom gasadsorption og separation..

zeolitter

Bevis for dette er undersøgelsen af ​​krystallinske og mikroporøse materialer, såsom zeolitter og strukturen af ​​organiske metaller.

I dette tilfælde anvendes zeolitter som katalysatorer i reaktioner, som udføres ved hjælp af syrekatalyse, på grund af deres mineralske egenskaber som porøst oxid, og der er forskellige typer zeolitter med små, mellemstore og store porer.

Et eksempel på brugen af ​​zeolitter er i den katalytiske krakningsproces, en metode, der anvendes i olieraffinaderier til fremstilling af benzin fra en brøkdel eller skåret fra tung råolie..

Organiske metalstrukturer, der involverer hybridmaterialer

En anden klasse af forbindelser, der undersøges, er strukturerne af organiske metaller, der involverer hybridmaterialer, der er dannet af et organisk fragment, bindingsstoffet og et uorganisk fragment, som udgør det grundlæggende grundlag for disse stoffer.

Dette repræsenterer en større kompleksitet i dens struktur i forhold til den ovenfor beskrevne zeolitter, så den omfatter meget større muligheder end tænkelige for zeolitter, da de kan anvendes til udformning af nye materialer med unikke egenskaber.

Til trods for at være en gruppe af materialer med ringe studietid, har disse organiske strukturer af metaller været fremstillet af et stort antal synteser for at fremstille materialer med mange forskellige strukturer og egenskaber..

Disse strukturer er ret stabile termisk og kemisk, herunder en særlig interesse, der er et produkt af terephthalsyre og zirconium, blandt andre reagenser.

UiO-66

Dette stof, der hedder UiO-66, har en omfattende overflade med tilstrækkelig porøsitet og andre egenskaber, der gør det til et optimalt materiale til undersøgelser inden for katalyse og adsorption..

andre

Endelig er der utallige eksempler i farmaceutiske applikationer, jord undersøgelser i olieindustrien og mange andre, hvor porøsitet af de stoffer, der anvendes som grundlag for ekstraordinære materialer og bruge dem til videnskaben.

referencer

  1. Lillerud, K. P. (2014). Porøse materialer. Gendannet fra mn.uio.no
  2. Joder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Porøsitet: Etablering af forholdet mellem tørringsparametre og tørret fødevarekvalitet. Hentet fra books.google.co.ve
  3. Burroughs, C., Charles, J. A. et al. (2018). Encyclopedia Britannica. Gendannet fra britannica.com
  4. Rice, R. W. (2017). Porøsitet af keramik: Egenskaber og applikationer. Hentet fra books.google.co.ve