Chemische porositeitkenmerken, typen en voorbeelden



de chemische porositeit is het vermogen van bepaalde materialen om bepaalde stoffen in vloeibare of gasvormige fase te absorberen of door te laten, door lege ruimtes in de structuur ervan. Wanneer het over porositeit gaat, wordt het gedeelte van "holle" of lege ruimtes in een bepaald materiaal beschreven.

Het wordt vertegenwoordigd door het volumegedeelte van deze holtes gedeeld door het volume van het totale bestudeerde materiaal. De magnitude of numerieke waarde die resulteert uit deze parameter kan op twee manieren worden uitgedrukt: een waarde tussen 0 en 1 of een percentage (waarde tussen 0 en 100%), om te beschrijven hoeveel van een materiaal lege ruimte is.

Ondanks dat er meerdere toepassingen worden toegeschreven aan verschillende takken van de zuivere wetenschappen, toegepast, materialen, is onder andere de belangrijkste functionaliteit van chemische porositeit gekoppeld aan het vermogen van bepaald materiaal om de absorptie van vloeistoffen mogelijk te maken; dat wil zeggen, vloeistoffen of gassen.

Daarnaast analyseren we met dit concept de afmetingen en het aantal gaten of "poriën" dat een zeef of een gedeeltelijk permeabel membraan in bepaalde vaste stoffen heeft..

index

  • 1 Kenmerken
    • 1.1 Interact twee stoffen
    • 1.2 De reactiesnelheid hangt af van de oppervlakte-ruimte van de vaste stof
    • 1.3 Toegankelijkheid of penetreerbaarheid is afhankelijk van de poriën
  • 2 Soorten chemische porositeit
    • 2.1 Massale porositeit
    • 2.2 Volumetrische porositeit
  • 3 Voorbeelden van chemische porositeit
    • 3.1 Zeolieten
    • 3.2 Organische metaalstructuren met hybride materialen
    • 3.3 UiO-66
    • 3.4 Andere
  • 4 Referenties

features

Twee stoffen werken samen

Porositeit is het volumegedeelte van een solide veronderstelling dat zeker hol is en gerelateerd is aan de manier waarop twee stoffen een wisselwerking hebben, waardoor het specifieke kenmerken van geleidbaarheid, kristallijn, mechanisch en vele andere eigenschappen krijgt..

De reactiesnelheid hangt af van de oppervlakte-ruimte van de vaste stof

In de reacties die optreden tussen een gasvormige substantie en een vaste stof of tussen een vloeistof en een vaste stof, hangt de snelheid van een reactie in grote mate af van de ruimte van het oppervlak van de vaste stof die beschikbaar is, zodat de reactie kan worden uitgevoerd.

Toegankelijkheid of penetreerbaarheid is afhankelijk van de poriën

De toegankelijkheid of penetreerbaarheid die een stof kan hebben op het binnenoppervlak van een deeltje van een gegeven materiaal of verbinding, hangt ook nauw samen met de afmetingen en kenmerken van de poriën, evenals het aantal daarvan.

Typen chemische porositeit

De porositeit kan van vele typen zijn (geologisch, aerodynamisch, chemisch, onder andere), maar als het gaat om chemie, worden twee typen beschreven: massa en volumetrisch, afhankelijk van het soort materiaal dat wordt bestudeerd..

Massale porositeit

Wanneer wordt verwezen naar de massaporositeit, wordt het vermogen van een stof om water te absorberen bepaald. Hiervoor wordt de onderstaande vergelijking gebruikt:

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

In deze formule:

Pm staat voor het aandeel poriën (uitgedrukt als een percentage).
ms verwijst naar de massa van de fractie nadat deze is ondergedompeld in water.
m0 beschrijft de massa van elke fractie van de stof voordat deze wordt ondergedompeld.

Volumetrische porositeit

Evenzo wordt de volgende wiskundige formule gebruikt om de volumetrische porositeit van een bepaald materiaal of het aandeel van zijn holten te bepalen:

% Pv = ρm/ [ρm + (ρF/ Pm)] x 100

In deze formule:

Pv beschrijft de proportie poriën (uitgedrukt als een percentage).
ρm verwijst naar de dichtheid van de substantie (zonder onderdompeling).
ρF vertegenwoordigt de dichtheid van het water.

Voorbeelden van chemische porositeit

De unieke eigenschappen van sommige poreuze materialen, zoals het aantal holten of de grootte van hun poriën, maken ze tot een interessant studieobject.

Op deze manier wordt een groot aantal van deze substanties van groot nut in de natuur gevonden, maar veel meer kunnen in laboratoria worden gesynthetiseerd.

Onderzoek naar de factoren die van invloed zijn op de porositeitskwaliteiten van een reagens maakt het mogelijk om de mogelijke toepassingen ervan te bepalen en om nieuwe stoffen te verkrijgen die wetenschappers helpen vooruitgang te boeken op het gebied van wetenschap en technologie van materialen.

Een van de belangrijkste gebieden waarop chemische porositeit wordt bestudeerd, is de katalyse, net als op andere gebieden, zoals adsorptie en scheiding van gassen..

zeolieten

Het bewijs hiervan is het onderzoek van kristallijne en microporeuze materialen, zoals zeolieten en de structuur van organische metalen.

In dit geval worden zeolieten gebruikt als katalysatoren in reacties die worden uitgevoerd door middel van zure katalyse, vanwege hun minerale eigenschappen als poreus oxide en dat er verschillende soorten zeolieten zijn met poriën van kleine, middelgrote en grote afmeting..

Een voorbeeld van het gebruik van zeolieten is het katalytische kraakproces, een methode die wordt gebruikt in olieraffinaderijen om benzine te produceren uit een fractie of gesneden uit zware ruwe olie..

Organische metaalstructuren met hybride materialen

Een andere klasse van verbindingen die worden onderzocht, zijn de structuren van organische metalen waarbij hybride materialen zijn betrokken, gemaakt van een organisch fragment, de bindende substantie en een anorganisch fragment dat de fundamentele basis vormt voor deze stoffen.

Dit vertegenwoordigt een grotere complexiteit in zijn structuur met betrekking tot die van de hierboven beschreven zeolieten, dus het omvat veel grotere mogelijkheden dan denkbaar voor zeolieten, omdat ze kunnen worden gebruikt voor het ontwerpen van nieuwe materialen met unieke eigenschappen..

Ondanks dat het een groep materialen is met weinig studietijd, zijn deze organische structuren van metalen het product geweest van een groot aantal synthese om materialen te produceren met veel verschillende structuren en eigenschappen..

Deze structuren zijn thermisch en chemisch redelijk stabiel, waaronder een van speciaal belang dat een product is van tereftaalzuur en zirkonium, naast andere reagentia.

UiO-66

Deze stof, UiO-66 genaamd, heeft een uitgebreid oppervlak met voldoende porositeit en andere kenmerken waardoor het een optimaal materiaal is voor studies op het gebied van katalyse en adsorptie..

anderen

Ten slotte is er een oneindig aantal voorbeelden in farmaceutische toepassingen, bodemonderzoeken, in de olie-industrie en vele andere waar de porositeit van de stoffen wordt gebruikt als basis om buitengewone materialen te verkrijgen en te gebruiken ten gunste van de wetenschappen..

referenties

  1. Lillerud, K.P. (2014). Poreuze materialen. Hersteld van mn.uio.no
  2. Joardder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Porositeit: vaststellen van de relatie tussen droogparameters en kwaliteit van gedroogd voedsel. Opgehaald uit books.google.co.ve
  3. Burroughs, C., Charles, J. A. et al. (2018). Encyclopedie Britannica. Hersteld van britannica.com
  4. Rice, R.W. (2017). Porositeit van keramiek: eigenschappen en toepassingen. Opgehaald uit books.google.co.ve