Χαρακτηριστικά, τύποι και παραδείγματα χημικού πορώδους

Το χημικό πορώδες είναι η ικανότητα ορισμένων υλικών να απορροφούν ή να αφήνουν μέσα από συγκεκριμένες ουσίες σε υγρή ή αέρια φάση, μέσω κενών χώρων που υπάρχουν στη δομή τους. Όταν μιλάμε για πορώδες, περιγράφεται το τμήμα των "κοίλων" ή κενών χώρων σε ένα συγκεκριμένο υλικό.

Είναι αντιπροσωπεύεται από το τμήμα του όγκου των εν λόγω κοιλοτήτων διαιρεμένο με τον όγκο του συνόλου του υλικού που μελετήθηκαν. Το μέγεθος ή η αριθμητική τιμή που προκύπτει από αυτήν την παράμετρο μπορεί να εκφραστεί με δύο τρόπους: μια τιμή μεταξύ 0 και 1 ή ένα ποσοστό (τιμή μεταξύ 0 και 100%), για να περιγράψετε πόσο ένα υλικό είναι κενό.

Παρά το γεγονός ότι αποδίδεται σε πολλαπλές χρήσεις σε διάφορους κλάδους της καθαρής επιστήμης εφαρμόζονται, υλικά, μεταξύ άλλων, η κύρια λειτουργικότητα του χημικού πορώδους συνδέεται με την ικανότητα κατείχε συγκεκριμένο υλικό για να επιτραπεί η απορρόφηση των υγρών? δηλαδή υγρών ή αερίων.

Επιπλέον, μέσω αυτής της έννοιας αναλύουμε τις διαστάσεις και τον αριθμό των οπών ή "πόρων" που έχει ένα κόσκινο ή μερικώς διαπερατή μεμβράνη σε ορισμένα στερεά.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
  • 1.1 Αλληλεπίδραση δύο ουσιών
  • 1.2 Η ταχύτητα αντίδρασης εξαρτάται από τον επιφανειακό χώρο του στερεού
  • 1.3 Η προσβασιμότητα ή η διαπερατότητα εξαρτάται από τους πόρους
• 2 Τύποι χημικού πορώδους
  • 2.1 Πορώδες μάζας
  • 2.2 Ογκομετρικό πορώδες
• 3 Παραδείγματα χημικού πορώδους
  • 3.1 Ζεόλιθοι
  • 3.2 Οργανικές μεταλλικές κατασκευές με υβριδικά υλικά
  • 3.3 UiO-66
  • 3.4 Άλλο
• 4 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Δύο ουσίες αλληλεπιδρούν

Το πορώδες είναι το τμήμα όγκου μιας στερεάς παραδοχής που είναι σίγουρα κοίλη και σχετίζεται με τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν δύο ουσίες, δίνοντάς της συγκεκριμένα χαρακτηριστικά αγωγιμότητας, κρυσταλλικής, μηχανικής και πολλών άλλων ιδιοτήτων..

Η ταχύτητα αντίδρασης εξαρτάται από τον επιφανειακό χώρο του στερεού

Στις αντιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ μιας αεριώδους ουσίας και ενός στερεού ή μεταξύ ενός υγρού και ενός στερεού, η ταχύτητα μιας αντίδρασης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το χώρο της επιφάνειας του στερεού που είναι διαθέσιμο έτσι ώστε η αντίδραση να μπορεί να διεξαχθεί.

Η προσβασιμότητα ή η διαπερατότητα εξαρτάται από τους πόρους

Η προσβασιμότητα ή διεισδυτικότητα μπορεί να έχει μια ουσία στην εσωτερική επιφάνεια ενός σωματιδίου ενός υλικού ή συγκεκριμένης ένωσης είναι επίσης στενά συνδεδεμένη με τις διαστάσεις και τα χαρακτηριστικά των πόρων και τον αριθμό αυτών.

Τύποι χημικού πορώδους

Το πορώδες μπορεί να είναι πολλών τύπων (γεωλογικών, αεροδυναμική, χημική, κλπ), αλλά όταν ασχολείται με χημικές δύο τύπους περιγράφονται: ογκομετρική μάζα και, ανάλογα με τον τύπο του υλικού που μελετάται.

Ποσοστό μάζας

Αναφορικά με το πορώδες της μάζας, προσδιορίζεται η ικανότητα μιας ουσίας να απορροφά νερό. Για αυτό, χρησιμοποιείται η παρακάτω εξίσωση:

% P_m = (m_s - m₀) / m₀ x 100

Σε αυτόν τον τύπο:

P_m αντιπροσωπεύει το ποσοστό των πόρων (εκφρασμένο ως ποσοστό).
m_s αναφέρεται στη μάζα του κλάσματος μετά την βύθισή του στο νερό.
m₀ περιγράφει τη μάζα οποιουδήποτε κλάσματος της ουσίας πριν βυθιστεί.

Ογκομετρικό πορώδες

Ομοίως, για τον προσδιορισμό του ογκομετρικού πορώδους ενός συγκεκριμένου υλικού ή της αναλογίας των κοιλοτήτων του, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος μαθηματικός τύπος:

% P_v = ρ_m/ [ρ_m + (ρ_στ/ Ρ_m)] χ 100

Σε αυτόν τον τύπο:

P_v περιγράφει την αναλογία των πόρων (εκφραζόμενη ως ποσοστό).
ρ_m αναφέρεται στην πυκνότητα της ουσίας (χωρίς βυθίσεις).
ρ_στ αντιπροσωπεύει την πυκνότητα του νερού.

Παραδείγματα χημικού πορώδους

Τα μοναδικά χαρακτηριστικά ορισμένων πορωδών υλικών, όπως ο αριθμός των κοιλοτήτων ή το μέγεθος των πόρων τους, τους καθιστούν ένα ενδιαφέρον αντικείμενο μελέτης.

Με αυτόν τον τρόπο, ένας μεγάλος αριθμός αυτών των ουσιών μεγάλης χρησιμότητας βρίσκονται στη φύση, αλλά πολλά άλλα μπορούν να συντεθούν σε εργαστήρια.

Η διερεύνηση των παραγόντων που επηρεάζουν τις πορώδεις ιδιότητες ενός αντιδραστηρίου επιτρέπει να προσδιοριστούν οι πιθανές εφαρμογές που έχει και να προσπαθήσουμε να αποκτήσουμε νέες ουσίες που βοηθούν τους επιστήμονες να συνεχίσουν να προχωρούν στους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας των υλικών.

Ένας από τους κύριους τομείς στους οποίους μελετάται το χημικό πορώδες είναι στην κατάλυση, όπως σε άλλες περιοχές όπως η προσρόφηση και ο διαχωρισμός αερίων..

Ζεόλιθοι

Απόδειξη αυτού είναι η έρευνα κρυσταλλικών και μικροπορωδών υλικών, όπως οι ζεόλιθοι και η δομή των οργανικών μετάλλων.

Στην περίπτωση αυτή, οι ζεόλιθοι που χρησιμοποιούνται ως καταλύτες σε αντιδράσεις που διεξάγονται με τη βοήθεια κατάλυση οξέος, λόγω των ορυκτών της ως ιδιότητες πορώδους οξειδίου και υπάρχουν διαφορετικοί τύποι ζεόλιθων με πόρους μικρού, μεσαίου και μεγάλου.

Ένα παράδειγμα της χρήσης των ζεολίθων είναι η διαδικασία καταλυτικής πυρόλυσης, μία μέθοδος που χρησιμοποιείται σε διυλιστήρια πετρελαίου για την παραγωγή βενζίνης από ένα κλάσμα ή κοπεί από το βαρύ αργό πετρέλαιο.

Οργανικές μεταλλικές κατασκευές που περιλαμβάνουν υβριδικά υλικά

Μία άλλη κλάση ενώσεων υπό έρευνα είναι οργανικά μεταλλικών κατασκευών που περιλαμβάνουν υβριδικά υλικά, που δημιουργήθηκε από ένα τμήμα οργανικής, η συνδετική ουσία και ένα ανόργανο θραύσμα είναι το θεμέλιο για τις ουσίες αυτές.

Αυτό αντιπροσωπεύει μια πιο πολύπλοκη δομή αναφορικά με τις ζεόλιθους που περιγράφονται παραπάνω, περιλαμβάνοντας έτσι πολύ μεγαλύτερες δυνατότητες νοητό ζεολίθων δεδομένου ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον σχεδιασμό νέων υλικών με μοναδικές ιδιότητες.

Παρά το γεγονός ότι είναι μια ομάδα υλικών με ελάχιστο χρόνο μελέτης, αυτές οι οργανικές δομές μετάλλων είναι προϊόν ενός μεγάλου αριθμού συνθέσεων για την παραγωγή υλικών με πολλές διαφορετικές δομές και ιδιότητες..

Αυτές οι δομές είναι αρκετά σταθερές θερμικά και χημικά, συμπεριλαμβανομένου ενός ιδιαίτερου ενδιαφέροντος που είναι προϊόν τερεφθαλικού οξέος και ζιρκονίου, μεταξύ άλλων αντιδραστηρίων.

UiO-66

Αυτή η ουσία, που ονομάζεται UiO-66, έχει μια εκτεταμένη επιφάνεια με επαρκή πορώδη και άλλα χαρακτηριστικά που την καθιστούν ιδανικό υλικό για μελέτες στους τομείς της κατάλυσης και της προσρόφησης..

Άλλοι

Τέλος, υπάρχουν αμέτρητα παραδείγματα σε φαρμακευτικές εφαρμογές, οι έρευνες του εδάφους στη βιομηχανία πετρελαίου και πολλοί άλλοι, όπου το πορώδες των ουσιών που χρησιμοποιούνται ως βάση για την εξαιρετική υλικών και τη χρήση τους για την επιστήμη.

Αναφορές

1. Lillerud, Κ. Ρ. (2014). Πορώδη υλικά. Ανάκτηση από mn.uio.no
2. Joardder, Μ. U., Karim, Α., Kumar, C. (2015). Πορώδες: Καθιέρωση της σχέσης μεταξύ των παραμέτρων ξήρανσης και της ποιότητας των αποξηραμένων τροφών. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, J. Α. Et αϊ. (2018). Εγκυκλοπαίδεια Britannica. Ανάκτηση από britannica.com
4. Rice, R.W. (2017). Πορώδες κεραμικής: Ιδιότητες και εφαρμογές. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve