ĶĪMISKĀ PORAINĪBA: RAKSTURLIELUMI, VEIDI UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Ķīmiskā porainība ir spēja ar konkrētu materiālu absorbēt vai caur dažām citām vielām šķidrā vai gāzes fāzē, izmantojot ar tukšumu prezentēt savā struktūrā. Runājot par porainību, tiek aprakstīta "dobu" vai tukšu vietu daļa noteiktā materiālā.

To attēlo ar šo dobumu tilpuma daļu, dalītu ar pētāmā materiāla kopējo tilpumu. No šī parametra izrietošo lielumu vai skaitlisko vērtību var izteikt divējādi: vērtību no 0 līdz 1 vai procentus (vērtība no 0 līdz 100%), lai aprakstītu, cik liela materiāla daļa ir tukša.

Neskatoties uz to, ka tai ir piešķirta daudzveidīga izmantošana dažādās tīrās, lietišķās, materiālu zinātnes nozarēs, cita starpā galvenā ķīmiskās porainības funkcionalitāte ir saistīta ar noteikta materiāla spēju ļaut absorbēt šķidrumus; tas ir, šķidrumi vai gāzes.

Turklāt, izmantojot šo jēdzienu, tiek analizēti tukšumu vai "poru" izmēri un daudzums, ko siets vai membrāna ir daļēji caurlaidīga dažās cietās daļās.

raksturojums

Divas vielas mijiedarbojas

Porainība ir domājamās cietās vielas tilpuma daļa, kas noteikti ir doba un ir saistīta ar divu vielu mijiedarbības veidu, piešķirot tai specifiskas vadītspējas, kristāliskās, mehāniskās īpašības un daudzas citas.

Reakcijas ātrums ir atkarīgs no cietās virsmas vietas

Reakcijās, kas notiek starp gāzveida vielu un cietu vielu vai starp šķidrumu un cietu vielu, reakcijas ātrums lielā mērā ir atkarīgs no vietas uz cietās vielas virsmas, kas ir pieejama reakcijas norisei.

Pieejamība vai caurlaidība ir atkarīga no porām

Pieejamība vai caurlaidība, kāda vielai var būt kāda materiāla vai savienojuma daļiņas iekšējā virsma, ir cieši saistīta arī ar poru izmēriem un īpašībām, kā arī ar to skaitu.

Ķīmiskās porainības veidi

Porainība var būt daudzu veidu (cita starpā ģeoloģiska, aerodinamiska, ķīmiska), bet, strādājot ar ķīmiju, tiek aprakstīti divi veidi: masas un tilpuma, atkarībā no pētāmā materiāla klases.

Masveida porainība

Atsaucoties uz masas porainību, tiek noteikta vielas spēja absorbēt ūdeni. Šim nolūkam izmanto zemāk parādīto vienādojumu:

% P _m = (m _s - m ₀ ) / m ₀ x 100

Šajā formulā:

P _m ir poru proporcija (izteikta procentos).
m _s ir frakcijas masa pēc iegremdēšanas ūdenī.
m ₀ apraksta jebkuras vielas frakcijas masu pirms tās iegremdēšanas.

Tilpuma porainība

Līdzīgi, lai noteiktu noteikta materiāla porainību vai tā dobumu proporciju, izmanto šādu matemātisko formulu:

% P _v = ρ _m / x 100

Šajā formulā:

P _v apraksta poru proporciju (izteiktu procentos).
ρ _m attiecas uz vielas blīvumu (nav iegremdēts).
ρ _f ir ūdens blīvums.

Ķīmiskās porainības piemēri

Dažu porainu materiālu unikālās īpašības, piemēram, dobumu skaits vai to poru lielums, padara tos par interesantu izpētes objektu.

Tādējādi dabā ir atrodams liels skaits šo ārkārtīgi noderīgo vielu, bet laboratorijās var sintezēt vēl daudzas citas vielas.

Reaģenta porainības īpašības ietekmējošo faktoru izpēte ļauj mums noteikt iespējamos pielietojumus un mēģināt iegūt jaunas vielas, kas palīdz zinātniekiem turpināt progresu materiālu zinātnes un tehnoloģijas jomā.

Viena no galvenajām jomām, kurā tiek pētīta ķīmiskā porainība, ir katalīzē, tāpat kā citās jomās, piemēram, gāzes adsorbcija un atdalīšana.

Zeolīti

Pierādījums tam ir kristālisko un mikroporaino materiālu, piemēram, ceolītu, un organisko metālu struktūras izpēte.

Šajā gadījumā ceolītus izmanto kā katalizatorus reakcijās, kas tiek veiktas ar skābes katalīzi, ņemot vērā to minerālas īpašības kā porainu oksīdu, un ir dažādi ceolītu veidi ar mazām, vidējām un lielām porām.

Ceolītu izmantošanas piemērs ir katalītiskā krekinga process - metode, ko izmanto naftas pārstrādes rūpnīcās, lai iegūtu benzīnu no frakcijas vai sagrieztu no smagās jēlnaftas.

Organisko metālu struktūras, kas satur hibrīdus materiālus

Vēl viena savienojumu klase, kas tiek pētīta, ir organisko metālu struktūras, kurās iesaistīti hibrīdi materiāli, kas izveidoti no organiska fragmenta, saistvielas un neorganiska fragmenta, kas ir šo vielu pamats.

Tas parāda lielāku sarežģītību tās struktūrā salīdzinājumā ar iepriekš aprakstītajiem ceolītiem, tāpēc tas ietver daudz lielākas iespējas nekā tās, ko var iedomāties ceolītiem, jo ​​tos var izmantot jaunu materiālu ar unikālām īpašībām projektēšanai.

Neskatoties uz to, ka tā ir materiālu grupa ar nelielu izpētes laiku, šīs metālu organiskās struktūras ir daudzu sintēžu rezultāts, lai iegūtu materiālus ar daudzām dažādām struktūrām un īpašībām.

Šīs struktūras ir diezgan stabilas termiski un ķīmiski, starp tām, kurām ir īpaša interese, kas starp citiem reaģentiem ir tereftalskābes un cirkonija produkts.

UiO-66

Šai vielai ar nosaukumu UiO-66 ir liela virsma ar atbilstošu porainību un citām īpašībām, kas padara to par optimālu materiālu pētījumiem katalīzes un adsorbcijas jomā.

Citi

Visbeidzot, ir neskaitāmi piemēri farmācijas lietojumos, augsnes izpētē, naftas rūpniecībā un daudzos citos gadījumos, kad vielu porainība tiek izmantota kā pamats ārkārtas materiālu iegūšanai un izmantošanai zinātnes labā.

Atsauces

1. Lilleruda, KP (2014). Poraini materiāli. Atgūts no vietnes mn.uio.no
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Porainība: sakarības izveidošana starp žāvēšanas parametriem un žāvētas pārtikas kvalitāti. Atkopts no books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, JA et al. (2018). Enciklopēdija Britannica. Atgūts no britannica.com
4. Rīsi, RW (2017). Keramikas porainība: īpašības un pielietojums. Atkopts no books.google.co.ve