Kemialliset huokoisuusominaisuudet, tyypit ja esimerkit
kemiallinen huokoisuus on tiettyjen materiaalien kyky absorboida tai päästää läpi tiettyjä aineita nestemäisessä tai kaasumaisessa faasissa sen rakenteessa olevien tyhjien tilojen kautta. Kun puhutaan huokoisuudesta, kuvataan tietyn materiaalin "onttojen" tai tyhjien tilojen osa.
Sitä edustaa näiden onteloiden tilavuusosuus jaettuna tutkitun kokonaismateriaalin tilavuudella. Tästä parametrista saatu suuruus tai numeerinen arvo voidaan ilmaista kahdella tavalla: arvo välillä 0 - 1 tai prosenttiosuus (arvo välillä 0 - 100%) kuvaamaan kuinka paljon materiaalia on tyhjää tilaa.
Huolimatta siitä, että niille on myönnetty useita käyttötapoja puhtaiden tieteiden eri aloilla, käytetyt materiaalit, muun muassa kemiallisen huokoisuuden päätoiminto liittyy tietyn materiaalin kykyyn sallia nesteiden imeytyminen; eli nesteitä tai kaasuja.
Lisäksi tämän käsitteen avulla analysoimme seulojen tai osittain läpäisevän kalvon reikien tai huokosten mitat ja lukumäärä tietyissä kiintoaineissa.
indeksi
- 1 Ominaisuudet
- 1.1 Kahden aineen vuorovaikutus
- 1.2 Reaktionopeus riippuu kiinteän aineen pinta-alasta
- 1.3 Helppokäyttöisyys tai läpäisevyys riippuu huokosista
- 2 Kemiallisen huokoisuuden tyypit
- 2.1 Huokoisuus
- 2.2 Volumetrinen huokoisuus
- 3 Esimerkkejä kemiallisesta huokoisuudesta
- 3.1 Zeoliitit
- 3.2 Orgaaniset metallirakenteet, joissa on hybridimateriaaleja
- 3.3 UiO-66
- 3.4 Muu
- 4 Viitteet
piirteet
Kaksi ainetta vuorovaikutuksessa
Huokoisuus on kiinteän olettamuksen tilavuusosuus, joka on varmasti ontto ja joka liittyy tapaan, jolla kaksi ainetta vuorovaikutuksessa antaa sille ominaispiirteet johtavuudelle, kiteisille, mekaanisille ja monille muille ominaisuuksille..
Reaktionopeus riippuu kiinteän aineen pinta-alasta
Reaktioissa, jotka tapahtuvat kaasumaisen aineen ja kiinteän aineen tai nesteen ja kiinteän aineen välillä, reaktion nopeus riippuu suurelta osin kiinteän aineen pinnan tilasta, joka on käytettävissä niin, että reaktio voidaan suorittaa..
Saavutettavuus tai läpäisevyys riippuu huokosista
Aineen saatavuus tai läpäisevyys, joka voi olla tietyn materiaalin tai yhdisteen hiukkasen sisäpinnalla, liittyy myös läheisesti huokosten mittoihin ja ominaisuuksiin sekä niiden lukumäärään..
Kemiallisen huokoisuuden tyypit
Huokoisuus voi olla monenlaisia (geologinen, aerodynaaminen, kemiallinen), mutta kemian osalta kuvataan kahta tyyppiä: massa ja tilavuus, riippuen tutkittavan materiaalin tyypistä..
Massan huokoisuus
Kun viitataan massan huokoisuuteen, määritetään aineen kyky absorboida vettä. Tätä varten käytetään seuraavaa yhtälöä:
% Pm = (ms - m0) / m0 x 100
Tässä kaavassa:
Pm edustaa huokosten osuutta (ilmaistuna prosentteina).
ms viittaa fraktion massaan sen jälkeen, kun se on upotettu veteen.
m0 kuvaa aineen massaa ennen veden upottamista.
Volumetrinen huokoisuus
Samoin tietyn materiaalin tilavuushuokoisuuden tai sen onteloiden osuuden määrittämiseksi käytetään seuraavaa matemaattista kaavaa:
% Pv = ρm/ [ρm + (ρF/ Pm)] x 100
Tässä kaavassa:
Pv kuvaa huokosten osuutta (prosentteina ilmaistuna).
ρm viittaa aineen tiheyteen (ilman upotusta).
ρF edustaa veden tiheyttä.
Esimerkkejä kemiallisesta huokoisuudesta
Joidenkin huokoisten materiaalien ainutlaatuiset ominaisuudet, kuten onteloiden lukumäärä tai niiden huokosten koko, tekevät niistä mielenkiintoisen tutkimuksen kohteen.
Tällä tavoin suuri osa näistä hyödyllisistä aineista löytyy luonnosta, mutta laboratorioissa voidaan syntetisoida paljon muuta.
Reagenssin huokoisuusominaisuuksiin vaikuttavien tekijöiden selvittäminen antaa mahdollisuuden määrittää mahdolliset sovellukset ja yrittää saada uusia aineita, jotka auttavat tutkijoita jatkamaan edistymistä tieteen ja materiaalitekniikan aloilla..
Yksi tärkeimmistä alueista, joilla kemiallista huokoisuutta tutkitaan, on katalyysissä, kuten muilla aloilla, kuten kaasun adsorptiossa ja erottamisessa..
zeoliitit
Todiste tästä on kiteisten ja mikrohuokoisten materiaalien, kuten zeoliittien ja orgaanisten metallien rakenteen tutkimus..
Tässä tapauksessa zeoliitteja käytetään katalysaattoreina reaktioissa, jotka suoritetaan happokatalyysin avulla, koska niiden mineraaliominaisuudet ovat huokoisena oksidina ja että on olemassa erityyppisiä zeoliitteja, joissa on pieniä, keskisuuria ja suuria huokosia..
Esimerkki zeoliittien käytöstä on katalyyttisessä krakkausprosessissa, menetelmässä, jota käytetään öljynjalostamoissa bensiinin tuottamiseksi fraktiosta tai leikattuna raskaasta raakaöljystä..
Orgaaniset metallirakenteet, joihin liittyy hybridimateriaaleja
Toinen tutkittavien yhdisteiden luokka on orgaanisten metallien rakenteet, joihin liittyy hybridimateriaaleja, jotka on muodostettu orgaanisesta fragmentista, sitovasta aineesta ja epäorgaanisesta fragmentista, joka muodostaa näiden aineiden perustan..
Tämä edustaa rakenteensa monimutkaisuutta edellä kuvattujen zeoliittien suhteen, joten se käsittää paljon suuremmat mahdollisuudet kuin kuvitellaan zeoliiteille, koska niitä voidaan käyttää uusien materiaalien suunnitteluun, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia.
Huolimatta siitä, että ne ovat joukko materiaaleja, joilla on vähän tutkimusaikaa, nämä metallien orgaaniset rakenteet ovat tuottaneet suuren määrän synteesiä tuottamaan materiaaleja, joilla on monia erilaisia rakenteita ja ominaisuuksia..
Nämä rakenteet ovat melko stabiileja termisesti ja kemiallisesti, mukaan lukien erityistä kiinnostusta, joka on tereftaalihapon ja zirkoniumin tuote muiden reagenssien joukossa..
UiO-66
Tällä aineella, jota kutsutaan UiO-66: ksi, on laaja pinta, jolla on riittävä huokoisuus ja muita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä optimaalisen materiaalin tutkimuksissa katalyysin ja adsorption alueilla..
toiset
Lopuksi farmaseuttisissa sovelluksissa, maaperätutkimuksissa, öljyteollisuudessa ja monissa muissa maissa on loputtomasti esimerkkejä, joissa aineiden huokoisuutta käytetään perustana poikkeuksellisten materiaalien hankkimiseksi ja käyttämiseksi tieteiden hyväksi..
viittaukset
- Lillerud, K. P. (2014). Huokoiset materiaalit. Palautettu osoitteesta mn.uio.no
- Joardder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Huokoisuus: kuivausparametrien ja kuivattujen elintarvikkeiden laadun välisen suhteen määrittäminen. Haettu osoitteesta books.google.co.ve
- Burroughs, C., Charles, J. A. et ai. (2018). Encyclopedia Britannica. Palautettu britannica.comista
- Rice, R. W. (2017). Keramiikan huokoisuus: Ominaisuudet ja sovellukset. Haettu osoitteesta books.google.co.ve