Caracteristicile porozității chimice, tipurile și exemplele



porozitatea chimică este capacitatea anumitor materiale de a absorbi sau de a lăsa prin anumite substanțe în fază lichidă sau gazoasă, prin spațiile goale prezente în structura sa. Când vorbim despre porozitate, este descrisă porțiunea de spații goale sau goale într-un anumit material.

Este reprezentat de porțiunea de volum a acestor cavități împărțită la volumul materialului total studiat. Valoarea magnitudinii sau valoarea numerică care rezultă din acest parametru poate fi exprimată în două moduri: o valoare între 0 și 1 sau un procent (valoare între 0 și 100%), pentru a descrie cât de mult dintr-un material este spațiu gol.

În ciuda faptului că sunt atribuite multiple utilizări în diferite ramuri ale științelor pure, materiale aplicate, printre altele, funcționalitatea principală a porozității chimice este legată de capacitatea anumitor materiale de a permite absorbția fluidelor; adică lichide sau gaze.

În plus, acest concept analizează dimensiunile și numărul de găuri sau "pori" pe care o sită sau o membrană parțială permeabilă le are în anumite solide.

index

  • 1 Caracteristici
    • 1.1 Interacționați două substanțe
    • 1.2 Viteza de reacție depinde de suprafața solidului
    • 1.3 Accesibilitatea sau penetrabilitatea depinde de pori
  • 2 Tipuri de porozitate chimică
    • 2.1 Porozitatea masei
    • 2.2 Porozitatea volumetrică
  • 3 Exemple de porozitate chimică
    • 3.1 Zeoliții
    • 3.2 Structuri metalice organice care implică materiale hibride
    • 3.3 UiO-66
    • 3.4 Altele
  • 4 Referințe

caracteristici

Interacționați două substanțe

Porozitatea este porțiunea de volum a unei ipoteze solide care este cu siguranță goală și este legată de modul în care două substanțe interacționează, dând caracteristici specifice de conductivitate, proprietăți cristaline, mecanice și multe altele.

Viteza de reacție depinde de suprafața solidului

În reacțiile care apar între o substanță gazoasă și un solid sau între un lichid și un solid, rapiditatea unei reacții depinde într-o mare măsură de spațiul suprafeței solidului care este disponibil astfel încât reacția poate fi efectuată.

Accesibilitatea sau penetrabilitatea depinde de pori

Accesibilitatea sau penetrabilitatea pe care o substanță o poate avea pe suprafața interioară a unei particule dintr-un anumit material sau compus este de asemenea strâns legată de dimensiunile și caracteristicile porilor, precum și de numărul acestora.

Tipuri de porozitate chimică

Porozitatea poate fi de multe tipuri (geologice, aerodinamice, chimice, printre altele), dar când vine vorba de chimie, sunt descrise două tipuri: masa și volumetric, în funcție de tipul materialului studiat.

Porozitatea de masă

Când se face referire la porozitatea în masă, este determinată capacitatea unei substanțe de a absorbi apa. Pentru aceasta se utilizează următoarea ecuație:

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

În această formulă:

Pm reprezintă proporția porilor (exprimată ca procent).
ms se referă la masa fracțiunii după ce este scufundată în apă.
m0 descrie masa oricărei fracțiuni a substanței înainte de a fi scufundată.

Porozitatea volumetrică

De asemenea, pentru a determina porozitatea volumetrică a unui anumit material sau proporția cavităților sale, se folosește următoarea formulă matematică:

% Pv = ρm/[ρm + (ρF/ Pm)] x 100

În această formulă:

Pv descrie proporția de pori (exprimată ca procent).
ρm se referă la densitatea substanței (fără a se scufunda).
ρF reprezintă densitatea apei.

Exemple de porozitate chimică

Caracteristicile unice ale unor materiale poroase, cum ar fi numărul de cavități sau dimensiunea porilor, le fac un obiect interesant de studiu.

În acest fel, o mare parte din aceste substanțe de mare utilitate se găsesc în natură, dar multe altele pot fi sintetizate în laboratoare.

Investigarea factorilor care influențează calitățile de porozitate ale unui reactiv permite determinarea posibilelor aplicații pe care le posedă și încercarea de a obține noi substanțe care să ajute oamenii de știință să continue avansarea în domeniile științei și tehnologiei materialelor.

Una dintre principalele domenii în care este studiată porozitatea chimică este în cataliză, ca și în alte domenii, cum ar fi adsorbția și separarea gazelor.

zeoliți

Dovada este cercetarea materialelor cristaline și microporoase, cum ar fi zeoliții și structura metalelor organice.

În acest caz, zeolitii sunt utilizați ca catalizatori în reacțiile care se realizează prin cataliză acidă, datorită proprietăților lor minerale ca oxid poros și că există diferite tipuri de zeoliți cu pori de dimensiuni mici, medii și mari.

Un exemplu de utilizare a zeolitilor este în procesul de cracare catalitică, o metodă care este utilizată în rafinăriile de petrol pentru a produce benzină dintr-o fracțiune sau tăiat din țiței brut.

Structuri metalice organice care implică materiale hibride

O altă clasă de compuși care sunt investigate sunt structurile metalice organice care implică materiale hibride, create dintr-un fragment organic, substanța de legare și un fragment anorganic care formează baza fundamentală pentru aceste substanțe.

Aceasta reprezintă o complexitate mai mare în structura sa față de cea a zeoliților descrisi mai sus, deci cuprinde mai multe posibilități decât imaginabile pentru zeoliți, deoarece pot fi utilizați pentru proiectarea de noi materiale cu proprietăți unice.

În ciuda faptului că sunt un grup de materiale cu puțin timp de studiu, aceste structuri organice de metale au fost produsul unui număr mare de sinteze pentru a produce materiale cu multe structuri și proprietăți diferite.

Aceste structuri sunt destul de stabile termic și chimic, inclusiv unul de interes special care este un produs de acid tereftalic și zirconiu, printre alți reactivi.

UIO-66

Această substanță, numită UiO-66, are o suprafață extinsă cu o porozitate adecvată și alte caracteristici care o fac un material ideal pentru studii în domeniile catalizei și adsorbției.

alții

În sfârșit, există o infinitate de exemple în aplicațiile farmaceutice, investigațiile solului, în industria petrolieră și multe altele în care porozitatea substanțelor este utilizată ca bază pentru a obține materiale extraordinare și a le folosi în favoarea științei.

referințe

  1. Lillerud, K. P. (2014). Materiale poroase. Adus de la mn.uio.no
  2. Joardder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Porozitatea: stabilirea relației dintre parametrii de uscare și calitatea alimentelor uscate. Recuperat de la books.google.co.ve
  3. Burroughs, C., Charles, J. A. și colab. (2018). Enciclopedia Britannica. Recuperat de la britannica.com
  4. Rice, R.W. (2017). Porozitatea ceramicii: proprietăți și aplicații. Recuperat de la books.google.co.ve