Caratteristiche, tipi ed esempi di porosità chimica

il porosità chimica è la capacità di determinati materiali di assorbire o lasciare passare determinate sostanze in fase liquida o gassosa, attraverso spazi vuoti presenti nella sua struttura. Quando si parla di porosità, viene descritta la porzione di "vuoto" o di spazi vuoti in un determinato materiale.

È rappresentato dalla porzione volumetrica di queste cavità divisa per il volume del materiale totale studiato. La grandezza o il valore numerico risultante da questo parametro può essere espresso in due modi: un valore compreso tra 0 e 1 o una percentuale (valore compreso tra 0 e 100%), per descrivere quanto di un materiale è spazio vuoto.

Nonostante siano stati attribuiti molteplici usi in diversi rami delle scienze pure, applicati, materiali, tra gli altri, la principale funzionalità della porosità chimica è legata alla capacità di alcuni materiali di consentire l'assorbimento dei fluidi; cioè liquidi o gas.

Inoltre, questo concetto analizza le dimensioni e il numero di fori o "pori" che un setaccio o una membrana parzialmente permeabile ha in alcuni solidi.

indice

• 1 caratteristiche
  • 1.1 Interagire con due sostanze
  • 1.2 La velocità di reazione dipende dallo spazio superficiale del solido
  • 1.3 L'accessibilità o la penetrabilità dipendono dai pori
• 2 tipi di porosità chimica
  • 2.1 Porosità di massa
  • 2.2 Porosità volumetrica
• 3 Esempi di porosità chimica
  • 3.1 Zeoliti
  • 3.2 Strutture metalliche organiche che coinvolgono materiali ibridi
  • 3.3 UiO-66
  • 3.4 Altro
• 4 riferimenti

lineamenti

Interagisci due sostanze

La porosità è la porzione volumetrica di un assunto solido che è certamente vuoto ed è correlato al modo in cui due sostanze interagiscono, dando caratteristiche specifiche di conduttività, proprietà cristalline, meccaniche e molte altre.

La velocità di reazione dipende dallo spazio superficiale del solido

Nelle reazioni che si verificano tra un aeriforme e un solido o tra un liquido e un solido, la velocità di reazione dipende largamente spazio superficie solida che è disponibile per tale può essere effettuata la reazione.

Accessibilità o penetrabilità dipende dai pori

L'accessibilità o penetrabilità che una sostanza può avere sulla superficie interna di una particella di un dato materiale o composto è anche strettamente correlata alle dimensioni e alle caratteristiche dei pori, nonché al loro numero.

Tipi di porosità chimica

Porosità può essere di molti tipi (geologico, aerodinamica, chimici, ecc), ma quando si tratta di due tipi chimici sono descritti: massa volumica e, a seconda del tipo di materiale in fase di studio.

Porosità di massa

Quando si fa riferimento alla porosità di massa, viene determinata la capacità di una sostanza di assorbire acqua. Per questo, viene utilizzata l'equazione sotto riportata:

% P_m = (m_s - m₀) / m₀ x 100

In questa formula:

P_m rappresenta la proporzione di pori (espressa in percentuale).
m_s si riferisce alla massa della frazione dopo essere stata immersa nell'acqua.
m₀ descrive la massa di qualsiasi frazione della sostanza prima di essere immersa.

Porosità volumetrica

Allo stesso modo, per determinare la porosità volumetrica di un determinato materiale o la proporzione delle sue cavità, viene utilizzata la seguente formula matematica:

% P_v = ρ_m/[ρ_m + (ρ_F/ P_m)] x 100

In questa formula:

P_v descrive la proporzione di pori (espressa in percentuale).
ρ_m si riferisce alla densità della sostanza (senza immergersi).
ρ_F rappresenta la densità dell'acqua.

Esempi di porosità chimica

Le caratteristiche uniche di alcuni materiali porosi, come il numero di cavità o la dimensione dei loro pori, li rendono un interessante oggetto di studio.

In questo modo, una grande quantità di queste sostanze di grande utilità si trovano in natura, ma molte altre possono essere sintetizzate nei laboratori.

Indagare i fattori che influenzano la qualità di porosità di un reagente per determinare le possibili applicazioni che ha e cercare di ottenere nuove sostanze che aiutano gli scienziati ad altre eventuali progressi nei settori della scienza e della tecnologia dei materiali.

Una delle aree principali in cui viene studiata la porosità chimica è la catalisi, come in altre aree come l'adsorbimento e la separazione del gas.

zeoliti

Prova di ciò è lo studio di materiali cristallini e microporosi, come le zeoliti e la struttura dei metalli organici.

In questo caso, le zeoliti utilizzate come catalizzatori in reazioni che si realizzano mediante catalisi acida, a causa della sua minerale come proprietà ossido poroso e ci sono diversi tipi di zeoliti a pori piccoli, medi e grandi.

Un esempio dell'uso delle zeoliti è il processo di cracking catalitico, un metodo che viene utilizzato nelle raffinerie di petrolio per produrre benzina da una frazione o da un taglio di greggio pesante.

Strutture metalliche organiche che coinvolgono materiali ibridi

Un'altra classe di composti studiati sono le strutture metalliche organiche che coinvolgono materiali ibridi, creati da un frammento organico, la sostanza legante e un frammento inorganico che costituisce la base fondamentale per queste sostanze.

Ciò rappresenta una maggiore complessità nella sua struttura rispetto a quella delle zeoliti descritte sopra, quindi comprende molte più possibilità di immaginabili per le zeoliti poiché possono essere utilizzate per la progettazione di nuovi materiali con proprietà uniche.

Pur essendo un gruppo di materiali con poco tempo di studio, queste strutture organiche di metalli sono state il prodotto di un gran numero di sintesi per produrre materiali con molte strutture e proprietà differenti.

Queste strutture sono abbastanza stabili termicamente e chimicamente, tra cui uno di particolare interesse che è un prodotto di acido tereftalico e zirconio, tra gli altri reagenti.

UiO-66

Questa sostanza, chiamata UiO-66, ha una superficie estesa con porosità adeguata e altre caratteristiche che la rendono un materiale ideale per studi nelle aree di catalisi e adsorbimento.

altrui

Infine, vi è un'infinità di esempi in applicazioni farmaceutiche, indagini sul suolo, nell'industria petrolifera e molti altri in cui la porosità delle sostanze viene utilizzata come base per ottenere materiali straordinari e usarli a favore della scienza.

riferimenti

1. Lillerud, K. P. (2014). Materiali porosi. Estratto da mn.uio.no
2. Joardder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Porosità: stabilire la relazione tra parametri di essiccazione e qualità degli alimenti secchi. Recuperato da books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, J.A. et al. (2018). Enciclopedia Britannica. Recupero da britannica.com
4. Rice, R. W. (2017). Porosità della ceramica: proprietà e applicazioni. Recuperato da books.google.co.ve