KEMISK POROSITET: EGENSKAPER, TYPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2026

Den kemiska porositeten är förmågan hos vissa material att absorbera eller passera genom vissa andra ämnen i vätske- eller gasfas med hjälp av tomrum som finns i dess struktur. När man talar om porositet beskrivs delen av "ihåliga" eller tomma utrymmen i ett visst material.

Det representeras av den del av volymen av dessa håligheter dividerad med volymen av totaliteten hos det studerade materialet. Storleken eller det numeriska värdet som härrör från denna parameter kan uttryckas på två sätt: ett värde mellan 0 och 1 eller en procentandel (värde mellan 0 och 100%), för att beskriva hur mycket av ett material som är tomt utrymme.

Trots det faktum att flera användningar tillskrivs det i olika grenar av ren, tillämpad materialvetenskap, bland annat, är den huvudsakliga funktionen för kemisk porositet kopplad till förmågan hos ett visst material att tillåta absorption av vätskor; det vill säga vätskor eller gaser.

Genom detta koncept analyseras dessutom dimensionerna och mängden hålrum eller "porer" som en sikt eller ett membran som är partiellt permeabelt i vissa fasta ämnen har analyserats.

egenskaper

Två ämnen samverkar

Porositet är den del av volymen av ett antaget fast ämne som verkligen är ihåligt och är relaterat till det sätt på vilket två ämnen samverkar, vilket ger det specifika egenskaper för konduktivitet, kristallina, mekaniska egenskaper och många andra.

Reaktionshastigheten beror på utrymmet på den fasta ytan

I reaktioner som inträffar mellan en gasformig substans och ett fast ämne eller mellan en vätska och ett fast ämne beror reaktionshastigheten till stor del på utrymmet på ytan av det fasta ämnet som är tillgängligt för att reaktionen ska äga rum.

Tillgänglighet eller penbarhet beror på porerna

Tillgängligheten eller penetrabiliteten som ett ämne kan ha på den inre ytan av en partikel av ett givet material eller förening är också nära besläktat med porernas dimensioner och egenskaper, såväl som antalet.

Typer av kemisk porositet

Porositet kan vara av många typer (geologiskt, aerodynamiskt, kemiskt, bland annat), men när man arbetar med kemi beskrivs två typer: massa och volymetrisk, beroende på materialklass som studeras.

Massporositet

Genom att hänvisa till massporositeten bestäms ett ämnes förmåga att absorbera vatten. För detta används ekvationen som visas nedan:

% P _m = (m _s - m ₀ ) / m ₀ x 100

I denna formel:

P _m representerar andelen av porer (uttryckt i procent).
m _s hänför sig till fraktionens massa efter att ha varit nedsänkt i vatten.
m ₀ beskriver massan för vilken fraktion som helst av substansen innan den nedsänktes.

Volumetrisk porositet

För att bestämma volumetrisk porositet för ett visst material eller andelen av dess håligheter används på liknande sätt följande matematiska formel:

% P _v = p _m / x 100

I denna formel:

P _v beskriver andelen porer (uttryckt i procent).
ρ _m avser ämnets densitet (inte nedsänkt).
ρ _f representerar vattentätheten.

Exempel på kemisk porositet

De unika egenskaperna hos vissa porösa material, såsom antalet hålrum eller storleken på deras porer, gör dem till ett intressant objekt för studien.

Således finns ett stort antal av dessa extremt användbara ämnen i naturen, men många fler kan syntetiseras i laboratorier.

Att undersöka de faktorer som påverkar porositetskvaliteterna hos ett reagens gör det möjligt för oss att bestämma de möjliga tillämpningarna det har och försöka få nya ämnen som hjälper forskare att fortsätta utvecklas inom områdena materialvetenskap och teknik.

Ett av huvudområdena där kemisk porositet studeras är katalys, som i andra områden som gasadsorption och -separation.

zeoliter

Ett bevis på detta är undersökningen av kristallina och mikroporösa material, såsom zeoliter och strukturen för organiska metaller.

I detta fall används zeoliter som katalysatorer i reaktioner som utförs med syrakatalys på grund av deras mineralegenskaper såsom porös oxid och det finns olika typer av zeoliter med små, medelstora och stora porer.

Ett exempel på användning av zeoliter är i den katalytiska krackningsprocessen, en metod som används i petroleumraffinaderier för att producera bensin från en bråkdel eller skära från tung råolja.

Organiska metallstrukturer med hybridmaterial

En annan klass av föreningar som undersöks är strukturerna av organiska metaller som involverar hybridmaterial, skapade av ett organiskt fragment, det bindande ämnet och ett oorganiskt fragment som utgör den grundläggande grunden för dessa ämnen.

Detta representerar en större komplexitet i dess struktur med avseende på zeoliterna som beskrivits ovan, därför inkluderar den mycket större möjligheter än de som kan tänkas för zeoliter eftersom de kan användas för utformning av nya material med unika egenskaper.

Trots att de är en grupp av material med lite studietid, har dessa organiska strukturer av metaller varit produkten från ett stort antal synteser för att producera material med många olika strukturer och egenskaper.

Dessa strukturer är ganska stabila termiskt och kemiskt, inklusive en av särskilt intresse som är produkten av tereftalsyra och zirkonium, bland andra reagens.

UiO-66

Detta ämne, kallad UiO-66, har en omfattande yta med adekvat porositet och andra egenskaper som gör det till ett optimalt material för studier inom områdena katalys och adsorption.

Övriga

Slutligen finns det otaliga exempel på farmaceutiska tillämpningar, markforskning, inom oljeindustrin och många andra där ämnets porositet används som en bas för att erhålla extraordinära material och använda dem till förmån för vetenskap.

referenser

1. Lillerud, KP (2014). Porösa material. Återställd från mn.uio.no
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Porositet: Upprätta förhållandet mellan torkparametrar och torkad matkvalitet. Återställs från books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, JA et al. (2018). Encyclopedia Britannica. Återställs från britannica.com
4. Rice, RW (2017). Porositet av keramik: Egenskaper och applikationer. Återställs från books.google.co.ve