Химична порьозност: характеристики, типове и примери
Химичната порьозност е способността на определени материали да абсорбират или изпускат определени вещества в течна или газообразна фаза, през празни пространства в тяхната структура. Когато се говори за порьозност, се описва частта от "кухите" или празни пространства в даден материал.
Тя е представена от обемната част на тези кухини, разделена на обема на общия изследван материал. Величината или числовата стойност, получена от този параметър, може да се изрази по два начина: стойност между 0 и 1 или процент (стойност между 0 и 100%), за да се опише колко материал е празно пространство.
Въпреки че се приписват многократни приложения в различни отрасли на чистите науки, прилагани, материали, наред с другото, основната функционалност на химическата порьозност е свързана със способността на някои материали да позволят абсорбцията на течности; течности или газове.
В допълнение, тази концепция анализира размерите и броя на отворите или "порите", които сито или частично пропускливата мембрана има в някои твърди вещества.
функции
Две вещества взаимодействат
Порьозността е обемната част на едно твърдо предположение, което със сигурност е кухо и е свързано с начина, по който две вещества взаимодействат, давайки специфични характеристики на проводимост, кристални, механични свойства и много други.
Скоростта на реакцията зависи от повърхността на твърдото вещество
В реакциите, които протичат между газообразно вещество и твърдо вещество или между течност и твърдо вещество, бързината на реакцията зависи до голяма степен от пространството на повърхността на твърдото вещество, което е налично, така че реакцията може да бъде проведена.
Достъпността или проницаемостта зависи от порите
Достъпността или проницаемостта, която едно вещество може да има върху вътрешната повърхност на частица от даден материал или съединение, също е тясно свързано с размерите и характеристиките на порите, както и с техния брой.
Видове химична порьозност
Порьозността може да бъде много видове (геоложки, аеродинамични, химически, наред с други), но когато става въпрос за химия, се описват два вида: маса и обем, в зависимост от вида на материала, който се изучава.
Масова порьозност
Когато се отнася до порьозността на масата, се определя способността на веществото да абсорбира вода. За целта се използва уравнението, показано по-долу:
% P m = (m s - m 0 ) / m 0 x 100
В тази формула:
P m представлява делът на порите (изразени като процент).
m s се отнася до масата на фракцията след потапяне във вода.
m0 описва масата на всяка част от веществото преди да бъде потопена.
Обемна порьозност
По същия начин, за да се определи обемната порьозност на определен материал или пропорцията на нейните кухини, се използва следната математическа формула:
% P v = ρ m / [ρ m + (r f / P m )] x 100
В тази формула:
Pv описва съотношението на порите (изразено като процент).
ρ m се отнася до плътността на веществото (без потапяне).
ρ f представлява плътността на водата.
Примери за химична порьозност
Уникалните характеристики на някои порести материали, като например броя на кухините или размера на порите, ги правят интересен обект на изследване.
По този начин в природата се открива голямо количество от тези вещества с огромна полезност, но много други могат да бъдат синтезирани в лаборатории.
Изследването на факторите, които влияят на порьозните качества на реагента, позволява да се определят възможните приложения, които той има, и да се опита да получи нови вещества, които да помогнат на учените да продължат напредъка в областта на материалната наука и технологии.
Една от основните области, в които се изследва химичната порьозност, е в катализа, както и в други области като адсорбция и разделяне на газ.
зеолити
Доказателство за това е изследването на кристални и микропорести материали като зеолити и структурата на органичните метали.
В този случай зеолитите се използват като катализатори в реакции, които се извършват чрез киселинен катализ, поради техните минерални свойства като порест оксид, тъй като съществуват различни видове зеолити с пори с малък, среден и голям размер.
Пример за използването на зеолити е в процеса на каталитичен крекинг, метод, който се използва в нефтопреработвателните заводи за производство на бензин от фракция или отрязани от тежък суров нефт.
Органични метални конструкции, които включват хибридни материали
Друг клас съединения, които се изследват, са органичните метални структури, които включват хибридни материали, създадени от органичен фрагмент, свързващото вещество и неорганичен фрагмент, който представлява фундаменталната основа за тези вещества.
Това представлява по-голяма сложност в структурата му по отношение на описаните по-горе зеолити, така че тя съдържа много по-големи възможности от възможните за зеолити, тъй като те могат да бъдат използвани за проектиране на нови материали с уникални свойства.
Въпреки че са група от материали с малко време за изследване, тези органични метални структури са продукт на голям брой синтези за производство на материали с много различни структури и свойства.
Тези структури са доста стабилни термично и химически, включително и такива от особен интерес, които са продукт на терефталова киселина и цирконий, наред с други реагенти.
UiO 66
Това вещество, наречено UiO-66, има обширна повърхност с адекватна порьозност и други характеристики, които я правят идеален материал за изследвания в областта на катализа и адсорбцията.
други
И накрая, има безброй примери във фармацевтични приложения, проучвания на почвата, в нефтената промишленост и много други, където порьозността на веществата се използва като основа за получаване на извънредни материали и използването им в полза на науката.
