POROZITATE CHIMICĂ: CARACTERISTICI, TIPURI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Porozitatea chimică este capacitatea de anumite materiale pentru a absorbi sau trec prin anumite alte substanțe în fază lichidă sau gazoasă, prin intermediul golurilor prezintă în structura sa. Când vorbim de porozitate, este descrisă porțiunea de „spații goale” sau goale dintr-un anumit material.

Este reprezentată de porțiunea volumului acestor cavități împărțită la volumul totalității materialului studiat. Mărimea sau valoarea numerică rezultată din acest parametru poate fi exprimată în două moduri: o valoare între 0 și 1 sau un procent (valoare între 0 și 100%), pentru a descrie cât de mult dintr-un material este spațiu gol.

În ciuda faptului că îi sunt atribuite multiple utilizări în diferite ramuri ale științelor materialelor pure, aplicate, printre altele, funcționalitatea principală a porozității chimice este legată de capacitatea unui anumit material de a permite absorbția fluidelor; adică lichide sau gaze.

În plus, prin acest concept sunt analizate dimensiunile și cantitatea de goluri sau „pori” pe care o sită sau o membrană parțial permeabile în anumite solide au fost analizate.

caracteristici

Două substanțe interacționează

Porozitatea este porțiunea volumului unui presupus solid care este cu siguranță gol și este legat de modul în care interacționează două substanțe, oferindu-i caracteristici specifice de conductivitate, proprietăți cristaline, mecanice și multe altele.

Viteza de reacție depinde de spațiul suprafeței solide

În reacțiile care apar între o substanță gazoasă și un solid sau între un lichid și un solid, viteza unei reacții depinde în mare măsură de spațiul de pe suprafața solidului disponibil pentru reacția.

Accesibilitatea sau penetrabilitatea depinde de pori

Accesibilitatea sau penetrabilitatea pe care o substanță o poate avea pe suprafața interioară a unei particule dintr-un material sau compus dat este, de asemenea, strâns legată de dimensiunile și caracteristicile porilor, precum și de numărul acestora.

Tipuri de porozitate chimică

Porozitatea poate fi de mai multe tipuri (geologică, aerodinamică, chimică, printre altele), dar atunci când este vorba de chimie, sunt descrise două tipuri: masă și volumetrică, în funcție de clasa de material care este studiată.

Porozitate în masă

Referindu-ne la porozitatea de masă, se determină capacitatea unei substanțe de a absorbi apa. Pentru aceasta, se folosește ecuația prezentată mai jos:

% P _m = (m _s - m ₀ ) / m ₀ x 100

În această formulă:

P _m reprezintă proporția de pori (exprimată în procente).
m _s se referă la masa fracției după ce a fost scufundată în apă.
m ₀ descrie masa oricărei fracții a substanței înainte de a fi scufundată.

Porozitate volumetrică

În mod similar, pentru a determina porozitatea volumetrică a unui anumit material sau proporția cavităților sale, se utilizează următoarea formulă matematică:

% P _v = ρ _m / x 100

În această formulă:

P _v descrie proporția porilor (exprimată în procente).
ρ _m se referă la densitatea substanței (nu cu scufundare).
ρ _f reprezintă densitatea apei.

Exemple de porozitate chimică

Caracteristicile unice ale unor materiale poroase, cum ar fi numărul de cavități sau dimensiunea porilor lor, fac din acestea un obiect de studiu interesant.

Astfel, un număr mare de aceste substanțe extrem de utile se găsesc în natură, dar multe altele pot fi sintetizate în laboratoare.

Cercetarea factorilor care influențează calitățile de porozitate ale unui reactiv ne permite să determinăm posibilele aplicații pe care le are și să încercăm să obținem substanțe noi care îi ajută pe oamenii de știință să continue avansarea în domeniile științei și tehnologiei materialelor.

Unul dintre principalele domenii în care este studiată porozitatea chimică este în cataliză, ca și în alte domenii precum adsorbția și separarea gazelor.

Zeoliții

O dovadă în acest sens este investigarea materialelor cristaline și microporoase, precum zeolitele și structura metalelor organice.

În acest caz, zeoliții sunt folosiți ca catalizatori în reacțiile care se realizează prin intermediul catalizei acide, datorită proprietăților lor minerale, cum ar fi oxidul poros și există diferite tipuri de zeoliți cu pori mici, medii și mari.

Un exemplu de utilizare a zeolitelor este în procesul de cracare catalitică, o metodă folosită în rafinăriile de petrol pentru a produce benzină dintr-o fracțiune sau tăiată din petrolul greu.

Structuri metalice organice care implică materiale hibride

O altă clasă de compuși care sunt cercetați sunt structurile metalelor organice care implică materiale hibride, create dintr-un fragment organic, substanța de legare și un fragment anorganic care constituie baza fundamentală pentru aceste substanțe.

Aceasta reprezintă o complexitate mai mare în structura sa în raport cu cea a zeolitilor descriși mai sus, prin urmare, include posibilități mult mai mari decât cele imaginabile pentru zeoliți, deoarece pot fi utilizate pentru proiectarea de noi materiale cu proprietăți unice.

În ciuda faptului că sunt un grup de materiale cu puțin timp de studiu, aceste structuri organice ale metalelor au fost produsul unui număr mare de sinteze pentru a produce materiale cu structuri și proprietăți diferite.

Aceste structuri sunt destul de stabile termic și chimic, incluzând unul de interes special, care este produsul acidului tereftal și zirconiu, printre alți reactivi.

UIO-66

Această substanță, numită UiO-66, are o suprafață mare, cu porozitate adecvată și alte caracteristici care o fac un material optim pentru studii în domeniile catalizei și adsorbției.

Alții

În sfârșit, există nenumărate exemple în aplicații farmaceutice, în cercetarea solului, în industria petrolieră și în multe altele, unde porozitatea substanțelor este utilizată ca bază pentru a obține materiale extraordinare și a le folosi în favoarea științei.

Referințe

1. Lillerud, KP (2014). Materiale poroase. Recuperat din mn.uio.no
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Porozitate: Stabilirea relației dintre parametrii de uscare și calitatea alimentelor uscate. Recuperat din books.google.co.ve
3. Burroughs, C., Charles, JA și colab. (2018). Enciclopedia Britannica. Recuperat de pe britannica.com
4. Rice, RW (2017). Porozitatea ceramicii: proprietăți și aplicații. Recuperat din books.google.co.ve