CHEMICKÁ PÓROVITOST: VLASTNOSTI, TYPY A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Chemická pórovitost je schopnost z určitých materiálů absorbovat nebo projít některých dalších látek v kapalné nebo plynné fázi, pomocí dutin přítomných v její struktuře. Když mluvíme o porozitě, je popsána část „dutých“ nebo prázdných mezer v určitém materiálu.

Představuje to část objemu těchto dutin dělená objemem celého studovaného materiálu. Velikost nebo numerická hodnota vyplývající z tohoto parametru lze vyjádřit dvěma způsoby: hodnotou mezi 0 a 1 nebo procentem (hodnota mezi 0 a 100%), která popisuje, jak velké množství materiálu je prázdné místo.

Ačkoli k tomu je připisováno vícenásobné použití v různých oborech čistých, aplikovaných věd o materiálech, hlavní funkčnost chemické pórovitosti je spojena se schopností určitého materiálu umožnit absorpci tekutin; to znamená, kapaliny nebo plyny.

Kromě toho se prostřednictvím tohoto konceptu analyzují rozměry a množství dutin nebo "pórů", které propadly síto nebo částečně propustná membrána v určitých pevných látkách.

vlastnosti

Interagují dvě látky

Pórovitost je část objemu předpokládané pevné látky, která je jistě dutá a souvisí se způsobem interakce dvou látek, což jí dává specifické vlastnosti vodivosti, krystalické, mechanické vlastnosti a mnoho dalších.

Rychlost reakce závisí na prostoru pevného povrchu

V reakcích, které se vyskytují mezi plynnou látkou a pevnou látkou nebo mezi kapalinou a pevnou látkou, závisí rychlost reakce do značné míry na prostoru na povrchu pevné látky, který je k dispozici pro uskutečnění reakce.

Dostupnost nebo průchodnost závisí na pórech

Přístupnost nebo průchodnost, kterou látka může mít na vnitřním povrchu částice daného materiálu nebo sloučeniny, také úzce souvisí s rozměry a charakteristikami pórů, jakož is jejich počtem.

Druhy chemické pórovitosti

Pórovitost může být mnoha typů (mezi jinými geologická, aerodynamická, chemická), ale pokud jde o chemii, jsou popsány dva typy: hmota a objemová, v závislosti na třídě studovaného materiálu.

Hromadná pórovitost

S odkazem na hmotnostní pórovitost se stanoví schopnost látky absorbovat vodu. K tomu se používá níže uvedená rovnice:

% P _m = (m _y - m ₀) / m ₀ x 100

V tomto vzorci:

P _m představuje podíl pórů (vyjádřený v procentech).

m _s označuje hmotnost frakce po ponoření do vody.

m ₀ popisuje hmotnost jakékoli frakce látky před jejím ponořením.

Objemová pórovitost

Podobně se pro stanovení objemové pórovitosti určitého materiálu nebo podílu jeho dutin použije následující matematický vzorec:

% P _v = ρ _m / x 100

V tomto vzorci:

P _v popisuje podíl pórů (vyjádřeno v procentech).

ρ _m označuje hustotu látky (ne ponořená).

ρ _f představuje hustotu vody.

Příklady chemické pórovitosti

Jedinečné vlastnosti některých porézních materiálů, jako je počet dutin nebo velikost jejich pórů, z nich činí zajímavý předmět studia.

Tak se velké množství těchto velmi užitečných látek nachází v přírodě, ale mnoho dalších lze syntetizovat v laboratořích.

Zkoumání faktorů, které ovlivňují porézní vlastnosti činidla, nám umožňuje určit možné aplikace, které má, a pokusit se získat nové látky, které pomáhají vědcům pokračovat v pokroku v oblasti materiálových věd a technologií.

Jednou z hlavních oblastí, ve kterých je studována chemická porozita, je katalýza, stejně jako v jiných oblastech, jako je adsorpce a separace plynu.

Zeolity

Důkazem toho je výzkum krystalických a mikroporézních materiálů, jako jsou zeolity a struktura organických kovů.

V tomto případě se zeolity používají jako katalyzátory v reakcích, které se provádějí pomocí kyselé katalýzy, díky jejich minerálním vlastnostem jako oxidové porézní a existují různé typy zeolitů s malými, středními a velkými póry.

Příkladem použití zeolitů je katalytický krakovací proces, metoda používaná v ropných rafinériích k výrobě benzínu z frakce nebo řezání z těžké ropy.

Organické kovové struktury zahrnující hybridní materiály

Další třídou zkoumaných sloučenin jsou struktury organických kovů, které zahrnují hybridní materiály, vytvořené z organického fragmentu, vazebné látky a anorganického fragmentu, který tvoří základní základ pro tyto látky.

To představuje ve své struktuře větší složitost vzhledem ke složitosti zeolitů popsaných výše, a proto obsahuje mnohem větší možnosti než ty, které si lze pro zeolity představit, protože je lze použít pro navrhování nových materiálů s jedinečnými vlastnostmi.

Přestože jde o skupinu materiálů s malou dobou studia, byly tyto organické struktury kovů produktem velkého počtu syntéz za účelem výroby materiálů s mnoha různými strukturami a vlastnostmi.

Tyto struktury jsou poměrně tepelně a chemicky stabilní, včetně jednoho zvláštního zájmu, který je mezi jinými činidly produkt kyseliny tereftalové a zirkonia.

UiO-66

Tato látka, zvaná UiO-66, má rozsáhlý povrch s dostatečnou pórovitostí a dalšími vlastnostmi, díky kterým je optimálním materiálem pro studium v ​​oblasti katalýzy a adsorpce.

Ostatní

Konečně existuje nespočet příkladů ve farmaceutických aplikacích, výzkumu půdy, v ropném průmyslu a mnoha dalších, kde se pórovitost látek používá jako základ pro získání mimořádných materiálů a jejich použití ve prospěch vědy.

Reference

1. Lillerud, KP (2014). Porézní materiály. Obnoveno z mn.uio.no
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Porozita: Stanovení vztahu mezi parametry sušení a kvalitou sušeného jídla. Obnoveno z books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, JA a kol. (2018). Encyklopedie Britannica. Obnoveno z britannica.com
4. Rice, RW (2017). Porozita keramiky: Vlastnosti a aplikace. Obnoveno z books.google.co.ve