CHEMICAL POROSITY: MGA KATANGIAN, URI AT HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang kemikal na porosity ay ang kakayahan ng ilang mga materyales na sumipsip o dumaan sa ilang iba pang mga sangkap sa phase ng likido o gas, sa pamamagitan ng mga voids na naroroon sa istraktura nito. Kapag nagsasalita ng porosity, ang bahagi ng "guwang" o walang laman na mga puwang sa isang tiyak na materyal ay inilarawan.

Ito ay kinakatawan ng bahagi ng dami ng mga lungag na ito na hinati sa dami ng kabuuan ng materyal na pinag-aralan. Ang magnitude o numerikal na halaga na nagreresulta mula sa parameter na ito ay maaaring ipahayag sa dalawang paraan: isang halaga sa pagitan ng 0 at 1 o isang porsyento (halaga sa pagitan ng 0 at 100%), upang ilarawan kung gaano karaming ng isang materyal ang walang laman na puwang.

Sa kabila ng katotohanan na maraming mga paggamit ay naiugnay sa iba't ibang mga sanga ng purong, inilapat, mga agham ng materyales, bukod sa iba pa, ang pangunahing pag-andar ng kemikal na porosity ay naiugnay sa kakayahan ng isang tiyak na materyal upang payagan ang pagsipsip ng mga likido; iyon ay, likido o gas.

Bilang karagdagan, sa pamamagitan ng konsepto na ito ang mga sukat at ang dami ng mga voids o "pores" na ang isang salaan o isang lamad na bahagyang natatagusan sa ilang mga solido ay nasuri.

katangian

Dalawang sangkap ang nakikipag-ugnay

Ang porosity ay ang bahagi ng dami ng isang dapat na solid na tiyak na guwang at nauugnay sa paraan kung saan nakikipag-ugnay ang dalawang sangkap, binibigyan ito ng mga tiyak na katangian ng conductivity, crystalline, mechanical assets at marami pa.

Ang bilis ng reaksyon ay nakasalalay sa puwang ng solidong ibabaw

Sa mga reaksyon na nangyayari sa pagitan ng isang gas na sangkap at isang solid o sa pagitan ng isang likido at isang solid, ang bilis ng isang reaksyon ay nakasalalay sa kalawakan sa ibabaw ng solid na magagamit upang maganap ang reaksyon.

Ang pag-access o pagtagos ay nakasalalay sa mga pores

Ang pag-access o pagtagos na maaaring magkaroon ng isang sangkap sa panloob na ibabaw ng isang maliit na butil ng isang naibigay na materyal o tambalan ay malapit din na nauugnay sa mga sukat at katangian ng mga pores, pati na rin ang bilang ng mga ito.

Mga uri ng porosity sa kemikal

Ang Porosity ay maaaring maging sa maraming mga uri (geological, aerodynamic, kemikal, bukod sa iba pa), ngunit kapag nakitungo sa kimika, ang dalawang uri ay inilarawan: masa at volumetric, depende sa klase ng materyal na pinag-aaralan.

Mass porosity

Sa pamamagitan ng pag-refer sa por porsyento ng masa, tinutukoy ang kakayahan ng isang sangkap na sumipsip ng tubig. Para sa mga ito, ang equation na ipinakita sa ibaba ay ginagamit:

% P _m = (m _s - m ₀ ) / m ₀ x 100

Sa pormula na ito:

Ang _{m m ay} kumakatawan sa proporsyon ng mga pores (ipinahayag bilang isang porsyento). tinutukoy ng
m _s ang masa ng maliit na bahagi matapos na malubog sa tubig.
Inilarawan ng _{0 0} ang masa ng anumang bahagi ng sangkap bago ito lumubog.

Volumetric porosity

Katulad nito, upang matukoy ang volumetric porosity ng isang tiyak na materyal o ang proporsyon ng mga lukab nito, ginagamit ang sumusunod na formula sa matematika:

% P _v = ρ _m / x 100

Sa pormula na ito:

Inilarawan ng P _v ang proporsyon ng mga pores (ipinahayag bilang isang porsyento).
Ang ρ _{m ay} tumutukoy sa density ng sangkap (hindi nalubog).
Ang ρ _{f ay} kumakatawan sa density ng tubig.

Mga halimbawa ng porosity sa kemikal

Ang mga natatanging katangian ng ilang mga maliliit na materyales, tulad ng bilang ng mga lukab o ang laki ng kanilang mga pores, ginagawa silang isang kawili-wiling bagay ng pag-aaral.

Kaya, ang isang malaking bilang ng mga lubhang kapaki-pakinabang na sangkap na ito ay matatagpuan sa likas na katangian, ngunit marami pa ang maaaring mai-synthesize sa mga laboratoryo.

Ang pagsisiyasat ng mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa mga katangian ng porosity ng isang reagent ay nagbibigay-daan sa amin upang matukoy ang mga posibleng aplikasyon nito at subukang makakuha ng mga bagong sangkap na makakatulong sa mga siyentipiko upang magpatuloy sa pagsulong sa mga lugar ng mga materyales sa agham at teknolohiya.

Ang isa sa mga pangunahing lugar kung saan pinag-aaralan ang porosity sa kemikal ay sa catalysis, tulad ng sa iba pang mga lugar tulad ng gas adsorption at paghihiwalay.

Zeolites

Ang patunay nito ay ang pagsisiyasat ng mala-kristal at microporous na materyales, tulad ng zeolite at ang istraktura ng mga organikong metal.

Sa kasong ito, ang mga zeolite ay ginagamit bilang mga catalysts sa mga reaksyon na isinasagawa sa pamamagitan ng acid catalysis, dahil sa kanilang mga katangian ng mineral bilang mga oxide porous at may iba't ibang uri ng zeolite na may maliit, katamtaman at malalaking pores.

Ang isang halimbawa ng paggamit ng zeolites ay sa proseso ng pag-crack ng catalytic, isang pamamaraan na ginagamit sa mga refineries ng langis upang makagawa ng gasolina mula sa isang bahagi o hiwa mula sa mabibigat na langis na krudo.

Ang mga organikong istrukturang metal na kinasasangkutan ng mga hybrid na materyales

Ang isa pang klase ng mga compound na sinisiyasat ay ang mga istruktura ng mga organikong metal na nagsasangkot ng mga hybrid na materyales, na nilikha mula sa isang organikong fragment, ang nagbubuklod na sangkap at isang hindi organikong fragment na bumubuo ng pangunahing batayan para sa mga sangkap na ito.

Ito ay kumakatawan sa isang mas malaking pagiging kumplikado sa istraktura nito na may paggalang sa mga zeolite na inilarawan sa itaas, samakatuwid ay nagsasama ito ng mas malaking posibilidad kaysa sa mga maiisip ng mga zeolite dahil maaari silang magamit para sa disenyo ng mga bagong materyales na may natatanging katangian.

Sa kabila ng pagiging isang pangkat ng mga materyales na may kaunting oras ng pag-aaral, ang mga organikong istrukturang metal na ito ay naging produkto ng isang malaking bilang ng mga syntheses upang makagawa ng mga materyales na may maraming iba't ibang mga istraktura at katangian.

Ang mga istrukturang ito ay medyo matatag at chemically, kabilang ang isa sa espesyal na interes na produkto ng terephthalic acid at zirconium, bukod sa iba pang mga reagents.

UiO-66

Ang sangkap na ito, na tinatawag na UiO-66, ay may isang malaking ibabaw na may sapat na porosity at iba pang mga katangian na ginagawang isang pinakamainam na materyal para sa mga pag-aaral sa mga lugar ng catalysis at adsorption.

Ang iba pa

Sa wakas, maraming mga halimbawa sa mga aplikasyon ng parmasyutiko, pananaliksik sa lupa, sa industriya ng langis at marami pang iba kung saan ang porosity ng mga sangkap ay ginagamit bilang batayan upang makakuha ng pambihirang mga materyales at gamitin ang mga ito sa pabor ng agham.

Mga Sanggunian

1. Lillerud, KP (2014). Mga materyal na butil. Nabawi mula sa mn.uio.no
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Porosity: Ang pagtataguyod ng Relasyon sa pagitan ng Mga Parameter ng Drying at Dried na Marka ng Pagkain. Nabawi mula sa books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, JA et al. (2018). Encyclopedia Britannica. Nabawi mula sa britannica.com
4. Rice, RW (2017). Porosy of Ceramics: Mga Katangian at Aplikasyon. Nabawi mula sa books.google.co.ve