Cheminis poringumas: charakteristikos, tipai ir pavyzdžiai
Cheminis poringumas - tai tam tikrų medžiagų sugebėjimas įsisavinti arba leisti per tam tikras medžiagas skystoje arba dujinėje fazėje, naudojant tuščias jų struktūras esančias erdves. Kalbant apie poringumą, aprašoma „tuščiavidurių“ arba tuščių erdvių dalis tam tikroje medžiagoje.
Ją sudaro šių ertmių tūrio dalis, padalyta iš visos tiriamos medžiagos tūrio. Šio parametro reikšmė arba skaitmeninė vertė gali būti išreikšta dviem būdais: reikšmė nuo 0 iki 1 arba procentinė dalis (vertė nuo 0 iki 100%), kad būtų galima apibūdinti, kiek medžiagos yra tuščia.
Nepaisant to, kad įvairioms grynųjų mokslų šakoms buvo priskirtos kelios paskirtys, medžiagos, be kita ko, pagrindinė cheminės poringumo funkcija yra susijusi su tam tikros medžiagos gebėjimu leisti absorbuoti skysčius; tai yra skysčiai ar dujos.
Be to, ši koncepcija analizuoja angų ar „porų“ matmenis ir skaičių, kuriuos sietas arba iš dalies pralaidžios membranos turi tam tikrose kietosiose medžiagose.
Savybės
Sąveikauja dvi medžiagos
Poringumas - tai tvirtos prielaidos, kuri, be abejo, yra tuščia ir yra susijusi su tuo, kaip dvi medžiagos sąveikauja, tūrio dalis, suteikiant specifines laidumo, kristalinių, mechaninių savybių ir daugelio kitų savybių.
Reakcijos greitis priklauso nuo kietos medžiagos paviršiaus
Reakcijose, vykstančiose tarp dujinės medžiagos ir kietos medžiagos arba tarp skysčio ir kietos medžiagos, reakcijos greitis labai priklauso nuo kietos medžiagos paviršiaus, kuris yra prieinamas, kad reakcija būtų vykdoma.
Prieinamumas arba įsiskverbimas priklauso nuo porų
Prieinamumas ar įsiskverbimas, kad medžiaga gali turėti tam tikros medžiagos ar junginio dalelės vidinį paviršių, taip pat yra glaudžiai susijusi su porų matmenimis ir savybėmis, taip pat su jų skaičiumi.
Cheminio poringumo tipai
Poringumas gali būti daugelio tipų (be kita ko, geologinis, aerodinaminis, cheminis), tačiau kalbant apie chemiją, aprašomi du tipai: masė ir tūris, priklausomai nuo tiriamos medžiagos rūšies.
Masės poringumas
Nurodant masės poringumą, nustatomas medžiagos sugebėjimas absorbuoti vandenį. Tam naudojama toliau pateikta lygtis:
% P m = (m s - m 0 ) / m 0 x 100
Šioje formulėje:
P m reiškia porų santykį (išreikštą procentais).
m s reiškia frakcijos masę po panardinimo į vandenį.
m 0 apibūdina bet kurios medžiagos frakcijos masę iki panardinimo.
Tūrinis poringumas
Taip pat, norint nustatyti tam tikros medžiagos tūrio poringumą arba jo ertmių dalį, naudojama tokia matematinė formulė:
% P v = ρ m / [ρ m + (ρ f / P m )] x 100
Šioje formulėje:
P v apibūdina porų santykį (išreikštą procentais).
ρ m reiškia medžiagos tankį (be panardinimo).
ρ f reiškia vandens tankį.
Cheminio poringumo pavyzdžiai
Unikalios kai kurių poringų medžiagų savybės, pvz., Ertmių skaičius arba jų porų dydis, daro juos įdomiu tyrimo objektu.
Tokiu būdu gamtoje randamas didelis šių milžiniško naudingumo medžiagų kiekis, tačiau laboratorijose galima daug daugiau sintezuoti.
Tiriant reagento poringumą įtakojančius veiksnius galima nustatyti galimas pritaikymo galimybes ir bandyti gauti naujų medžiagų, kurios padėtų mokslininkams toliau tobulėti medžiagų mokslo ir technologijų srityse.
Viena iš pagrindinių sričių, kurioje tiriamas cheminis poringumas, yra katalizė, kaip ir kitose srityse, pvz., Dujų adsorbcija ir atskyrimas.
Ceolitai
Tai įrodo kristalinių ir mikroporinių medžiagų, tokių kaip ceolitai ir organinių metalų struktūra, tyrimas.
Tokiu atveju zeolitai yra naudojami kaip katalizatoriai reakcijose, kurios atliekamos naudojant rūgštinę katalizę, dėl jų mineralinių savybių kaip akyto oksido, nes yra įvairių tipų ceolitų, turinčių mažų, vidutinių ir didelių porų poras.
Zeolitų naudojimo pavyzdys yra katalizinio krekingo procesas, metodas, naudojamas naftos perdirbimo gamyklose, siekiant gaminti benziną iš frakcijos arba išgauti iš sunkios naftos.
Organinės metalo konstrukcijos, susijusios su hibridinėmis medžiagomis
Kita tiriamų junginių klasė yra organinės metalinės struktūros, kuriose yra hibridinių medžiagų, sukurtų iš organinio fragmento, rišamosios medžiagos ir neorganinio fragmento, kuris yra pagrindinis šių medžiagų pagrindas.
Tai yra didesnė sudėtingumo struktūra, palyginti su anksčiau aprašytų zeolitų struktūra, todėl ji apima daug didesnes galimybes, nei galima tikėtis zeolitams, nes jie gali būti naudojami naujų medžiagų, turinčių unikalių savybių, projektavimui.
Nepaisant to, kad šios medžiagos yra nedaug laiko, šios organinės metalo konstrukcijos buvo daugelio sintezių, gaminančių medžiagas su daugybe skirtingų struktūrų ir savybių, rezultatas.
Šios struktūros yra gana stabilios termiškai ir chemiškai, įskaitant ypatingą susidomėjimą, t. Y. Tereftalio rūgšties ir cirkonio, tarp kitų reagentų.
UiO-66
Ši medžiaga, vadinama UiO-66, turi platų paviršių, turintį tinkamą poringumą ir kitas savybes, todėl ji yra ideali medžiaga tyrimams katalizės ir adsorbcijos srityse.
Kiti
Galiausiai, yra begalė pavyzdžių farmacijos taikymuose, dirvožemio tyrimuose, naftos pramonėje ir daugelyje kitų, kur medžiagų poringumas naudojamas kaip pagrindas gauti nepaprastas medžiagas ir naudoti jas mokslo naudai.
