ХІМІЧНА ПОРИСТІСТЬ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТИПИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Хімічна пористість є здатністю з певних матеріалів , щоб поглинати або пройти через деякі інші речовини в рідкій або газовій фазі, за допомогою пустот , присутні в його структурі. Говорячи про пористість, описується частина «порожнистих» або порожніх просторів у певному матеріалі.

Вона представлена ​​порцією об’єму цих порожнин, поділеною на об’єм сукупності вивченого матеріалу. Величина або числове значення, що виникає в результаті цього параметра, можна виразити двома способами: значенням між 0 і 1 або відсотком (значенням між 0 і 100%), щоб описати, яка частина матеріалу є порожнім простором.

Незважаючи на те, що багаторазове використання приписується їй у різних галузях чистого, прикладного, матеріалознавства, серед інших головна функціональність хімічної пористості пов'язана зі здатністю певного матеріалу допускати поглинання рідин; тобто рідини або гази.

Крім того, за допомогою цієї концепції аналізуються розміри та кількість порожнеч або "пір", що є сито або частково проникна мембрана в певних твердих речовинах.

характеристики

Дві речовини взаємодіють

Пористість - це частина об'єму передбачуваного твердого речовини, яка, безумовно, порожниста і пов'язана з способом взаємодії двох речовин, надаючи їй специфічні характеристики провідності, кристалічні, механічні властивості та багато інших.

Швидкість реакції залежить від простору твердої поверхні

У реакціях, що відбуваються між газоподібною речовиною та твердим тілом або між рідиною та твердим тілом, швидкість реакції багато в чому залежить від простору на поверхні твердого речовини, який є для реакції.

Доступність або проникність залежить від часу

Доступність або проникність, яку речовина може мати на внутрішній поверхні частинки певного матеріалу або сполуки, також тісно пов'язана з розмірами і характеристиками пор, а також їх кількістю.

Види хімічної пористості

Пористість може бути багатьох типів (геологічна, аеродинамічна, хімічна, серед інших), але при роботі з хімією описують два типи: масову та об'ємну, залежно від класу матеріалу, який вивчається.

Масова пористість

Посилаючись на масову пористість, визначається здатність речовини поглинати воду. Для цього використовується рівняння, наведене нижче:

% P _m = (m _s - m ₀ ) / m ₀ x 100

У цій формулі:

P _m - частка пор (виражена у відсотках).
m _s відноситься до маси фракції після занурення у воду.
m ₀ описує масу будь-якої частки речовини до її занурення.

Об'ємна пористість

Аналогічно для визначення об'ємної пористості певного матеріалу або пропорції його порожнин використовується наступна математична формула:

% P _v = ρ _м / х 100

У цій формулі:

P _v описує частку пор (виражено у відсотках).
ρ _m відноситься до щільності речовини (не зануреної).
ρ _f являє собою щільність води.

Приклади хімічної пористості

Унікальні характеристики деяких пористих матеріалів, такі як кількість порожнин або розмір їх пор, роблять їх цікавим об’єктом дослідження.

Так, велика кількість цих надзвичайно корисних речовин зустрічається в природі, але багато іншого можна синтезувати в лабораторіях.

Дослідження факторів, що впливають на пористі якості реагенту, дозволяє нам визначити можливе застосування, яке він має, і спробувати отримати нові речовини, які допомагають вченим продовжувати просуватися в галузях матеріалознавства та техніки.

Однією з основних областей, в якій вивчається хімічна пористість, є каталізація, як і в інших сферах, таких як адсорбція та сепарація газу.

Цеоліти

Доказом цього є дослідження кристалічних та мікропористих матеріалів, таких як цеоліти та структура органічних металів.

У цьому випадку цеоліти використовуються як каталізатори в реакціях, що проводяться за допомогою кислотного каталізу, завдяки їх мінеральним властивостям як оксидний пористий і є різні типи цеолітів з малими, середніми і великими порами.

Прикладом використання цеолітів є процес каталітичного крекінгу, метод, який застосовується на нафтопереробних заводах для отримання бензину з фракції або розрізаного з важкої сирої нафти.

Органічні металеві конструкції, що включають гібридні матеріали

Інший клас сполук, які досліджуються, - це структури органічних металів, що включають гібридні матеріали, створені з органічного фрагмента, сполучної речовини та неорганічного фрагмента, який становить основу для цих речовин.

Це представляє більшу складність у його структурі щодо описаних вище цеолітів, тому вона включає набагато більші можливості, ніж ті, які можна уявити для цеолітів, оскільки вони можуть бути використані для проектування нових матеріалів з унікальними властивостями.

Незважаючи на те, що це група матеріалів з мало часу на вивчення, ці органічні структури металів були продуктом великої кількості синтезів для отримання матеріалів з багатьма різними структурами та властивостями.

Ці структури є досить стійкими термічно та хімічно, зокрема, особливий інтерес представляє продукт терефталевої кислоти та цирконію серед інших реагентів.

UiO-66

Ця речовина під назвою UiO-66 має велику поверхню з адекватною пористістю та іншими характеристиками, що робить її оптимальним матеріалом для досліджень в областях каталізу та адсорбції.

Інші

Нарешті, існує безліч прикладів фармацевтичних застосувань, ґрунтових досліджень, нафтової промисловості та багатьох інших, де пористість речовин використовується як основа для отримання надзвичайних матеріалів та використання їх на користь науки.

Список літератури

1. Ліллеруд, КП (2014). Пористі матеріали. Відновлено з mn.uio.no
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Пористість: встановлення взаємозв'язку між параметрами сушіння та якістю сушеної їжі. Відновлено з books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, JA та ін. (2018). Енциклопедія Британіка. Відновлено з britannica.com
4. Райс, RW (2017). Пористість кераміки: властивості та застосування. Відновлено з books.google.co.ve