KÉMIAI POROZITÁS: JELLEMZŐK, TÍPUSOK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

A kémiai porozitás az, hogy bizonyos anyagok képesek abszorbeálni vagy átfolyni bizonyos egyéb anyagokat folyékony vagy gázfázisban, a szerkezetükben lévő üregek révén. A porozitásról a "üreges" vagy az üres tereknek egy bizonyos anyagban való részét kell leírni.

Ezt az üregek térfogatának hányada osztja meg a vizsgált anyag teljes mennyiségének térfogatával. Az e paraméterből származó nagyságrend vagy számérték kétféle módon fejezhető ki: 0 és 1 közötti érték vagy százalék (érték 0 és 100% között), annak leírására, hogy az anyag mekkora része üres hely.

Noha többféle felhasználást tulajdonítanak neki a tiszta, alkalmazott, anyagtudomány különféle ágaiban, többek között a kémiai porozitás fő funkciója kapcsolódik egy bizonyos anyag azon képességéhez, hogy lehetővé tegye a folyadékok felszívódását; vagyis folyadékok vagy gázok.

Ezen túlmenően ezen koncepció révén megvizsgálják azoknak az üregeknek vagy „pórusoknak” a méretét és mennyiségét, amelyeket bizonyos szárazanyagokban részlegesen áteresztő szita vagy membrán képez.

jellemzők

Két anyag kölcsönhatásba lép

A porozitás a feltételezett szilárd anyag térfogatának azon része, amely minden bizonnyal üreges, és kapcsolódik a két anyag kölcsönhatásának módjához, megadva a vezetőképesség, kristályos, mechanikai tulajdonságok és még sok más specifikus tulajdonságait.

A reakció sebessége a szilárd felület helyétől függ

Gáznemű anyag és szilárd anyag, vagy folyadék és szilárd anyag között zajló reakcióknál a reakció sebessége nagyban függ a szilárd anyag felületén rendelkezésre álló helytől, amely a reakció lejátszásához rendelkezésre áll.

A hozzáférhetőség vagy áthatolás a pórusoktól függ

Az a hozzáférhetőség vagy áthatolhatóság, amely egy anyagnak lehet egy adott anyag vagy vegyület részecskéjének belső felületén, szorosan kapcsolódik a pórusok méretéhez és jellemzőihez, valamint számukhoz.

A kémiai porozitás típusai

A porozitás sokféle lehet (geológiai, aerodinamikai, kémiai, többek között), de amikor a kémiával foglalkozunk, kétféle típus kerül leírásra: tömeg és térfogat, a vizsgált anyag osztályától függően.

Tömeges porozitás

A tömeges porozitás alapján meghatározzuk az anyag vízszívó képességét. Ehhez az alább bemutatott egyenletet kell használni:

% P _m = (m _s - m ₀) / m ₀ x 100

Ebben a képletben:

P _m jelenti a pórusok arányát (százalékban kifejezve).

m _s a frakció tömegére utal, miután vízbe merítették.

m ₀ az anyag bármely frakciójának tömegét írja le, mielőtt az merülne.

Volumetrikus porozitás

Hasonlóképpen, egy bizonyos anyag térfogati porozitásának vagy üregek arányának meghatározásához a következő matematikai képletet kell használni:

% P _v = ρ _m / x 100

Ebben a képletben:

P _v leírja a pórusok arányát (százalékban kifejezve).

ρ _m az anyag sűrűségére utal (nem merítve).

ρ _f a víz sűrűsége.

Példák a kémiai porozitásra

Néhány porózus anyag egyedi tulajdonságai, például az üregek száma vagy pórusaik mérete érdekes kutatási tárgyakká teszik őket.

Így ezeknek a rendkívül hasznos anyagoknak nagy része megtalálható a természetben, de még sok más szintetizálható laboratóriumokban.

A reagens porozitási tulajdonságait befolyásoló tényezők vizsgálata lehetővé teszi a lehetséges alkalmazások meghatározását és új anyagok előállítását, amelyek elősegítik a tudósok továbblépését az anyagtudomány és a technológia területén.

Az egyik fő terület, ahol a kémiai porozitást vizsgálják, a katalízis, mint más területeken, például a gázadszorpció és az elválasztás.

A zeolitok

Ennek bizonyítéka a kristályos és mikroporózus anyagok, például zeolitok és a szerves fémek szerkezetének vizsgálata.

Ebben az esetben a zeolitokat katalizátorként használják savkatalízissel végzett reakciókban, mivel ásványi tulajdonságaik porózus oxidként vannak, és különféle típusú zeolitok léteznek, kis, közepes és nagy pórusokkal.

A zeolitok alkalmazására példa a katalitikus krakkolási eljárás, az olajfinomítókban alkalmazott eljárás benzin előállításához frakcióból vagy nehéz nyersolajból való aprításra.

Szerves fémszerkezetek, amelyek hibrid anyagokat tartalmaznak

A vizsgált vegyületek másik osztálya a szerves fémek olyan szerkezete, amely hibrid anyagokat foglal magában, egy szerves fragmensből, a kötőanyagból és egy szervetlen fragmentumból, amely ezen anyagok alapját képezi.

Ez szerkezetének nagyobb bonyolultságát képviseli a fentebb leírt zeolitokéhoz képest, ezért sokkal nagyobb lehetőségeket rejteget, mint a zeolitokra elképzelhető, mivel felhasználhatók egyedi tulajdonságokkal rendelkező új anyagok tervezésére.

Annak ellenére, hogy kevés tanulmányidővel rendelkező anyagcsoportot képez, ezek a fémek szerves struktúrái számos szintézis eredményeként jönnek létre, különféle szerkezetű és tulajdonságokkal rendelkező anyagok előállítása céljából.

Ezek a szerkezetek termikus és kémiai szempontból meglehetősen stabilak, ideértve a különös érdeklődésre számot tartókat, amelyek a reagensek között a tereftálsav és a cirkónium terméke.

UIO-66

Ennek az UiO-66 elnevezésű anyagnak nagy a felülete, megfelelő porozitással és egyéb jellemzőkkel, ami optimális anyagot jelent a katalízis és az adszorpció területén végzett vizsgálatokhoz.

Egyéb

Végül számtalan példa található a gyógyszerészeti alkalmazásokban, a talajkutatásban, az olajiparban és még sok más olyan példában, ahol az anyagok porozitását használják alapul a rendkívüli anyagok előállítására és felhasználására a tudomány javára.

Irodalom

1. Lillerud, KP (2014). Porózus anyagok. Helyreállítva az mn.uio.no webhelyről
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Porozitás: A szárítási paraméterek és a szárított élelmiszerek minőségének kapcsolatának megteremtése. Helyreállítva a books.google.co.ve webhelyről
3. Burroughs, C., Charles, JA et al. (2018). Encyclopedia Britannica. Helyreállítva a britannica.com webhelyről
4. Rice, RW (2017). A kerámia porozitása: tulajdonságok és alkalmazások. Helyreállítva a books.google.co.ve webhelyről