Đặc điểm, loại và ví dụ về độ xốp của hóa chất



các độ xốp hóa học là khả năng của một số vật liệu nhất định hấp thụ hoặc cho qua các chất nhất định trong pha lỏng hoặc khí, qua các khoảng trống có trong cấu trúc của nó. Khi nói về độ xốp, phần "rỗng" hoặc khoảng trống trong một vật liệu nhất định được mô tả.

Nó được biểu thị bằng phần thể tích của các hốc này chia cho thể tích của tổng vật liệu nghiên cứu. Độ lớn hoặc giá trị số do kết quả của tham số này có thể được biểu thị theo hai cách: giá trị từ 0 đến 1 hoặc tỷ lệ phần trăm (giá trị từ 0 đến 100%), để mô tả bao nhiêu vật liệu là không gian trống.

Mặc dù được quy cho nhiều mục đích sử dụng trong các ngành khoa học thuần túy khác nhau, ứng dụng, vật liệu, trong số những thứ khác, chức năng chính của độ xốp hóa học có liên quan đến khả năng của vật liệu nhất định cho phép hấp thụ chất lỏng; đó là chất lỏng hoặc chất khí.

Ngoài ra, thông qua khái niệm này, chúng tôi phân tích kích thước và số lượng lỗ hoặc "lỗ chân lông" mà một cái sàng hoặc màng thấm một phần có trong một số chất rắn nhất định.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm
    • 1.1 Tương tác hai chất
    • 1.2 Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào không gian bề mặt của vật rắn
    • 1.3 Khả năng tiếp cận hoặc thẩm thấu phụ thuộc vào lỗ chân lông
  • 2 loại độ xốp hóa học
    • 2.1 Độ xốp khối lượng lớn
    • 2.2 Độ xốp thể tích
  • 3 Ví dụ về độ xốp hóa học
    • 3.1 Zeolit
    • 3.2 Cấu trúc kim loại hữu cơ liên quan đến vật liệu lai
    • 3,3 UiO-66
    • 3,4 Khác
  • 4 tài liệu tham khảo

Tính năng

Hai chất tương tác

Độ xốp là phần thể tích của một giả định chắc chắn là rỗng và có liên quan đến cách thức hai chất tương tác với nhau, tạo cho nó các đặc tính cụ thể về độ dẫn, tinh thể, cơ học và nhiều tính chất khác..

Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào không gian bề mặt của vật rắn

Trong các phản ứng xảy ra giữa chất khí và chất rắn hoặc giữa chất lỏng và chất rắn, độ nhanh của phản ứng phụ thuộc rất lớn vào không gian của bề mặt chất rắn có sẵn để phản ứng có thể được thực hiện.

Khả năng tiếp cận hoặc thâm nhập phụ thuộc vào lỗ chân lông

Khả năng tiếp cận hoặc khả năng xâm nhập mà một chất có thể có trên bề mặt bên trong của hạt của một vật liệu hoặc hợp chất nhất định, cũng liên quan chặt chẽ đến kích thước và đặc điểm của lỗ chân lông, cũng như số lượng của chúng.

Các loại độ xốp hóa học

Độ xốp có thể có nhiều loại (địa chất, khí động học, hóa học, trong số các loại khác), nhưng khi nói đến hóa học, hai loại được mô tả: khối lượng và thể tích, tùy thuộc vào loại vật liệu được nghiên cứu..

Độ xốp lớn

Khi đề cập đến độ xốp khối lượng, khả năng hấp thụ nước của một chất được xác định. Đối với điều này, phương trình hiển thị dưới đây được sử dụng:

% Pm = (ms - m0) / m0 x 100

Trong công thức này:

Pm đại diện cho tỷ lệ lỗ chân lông (tính theo phần trăm).
ms đề cập đến khối lượng của phần sau khi chìm trong nước.
m0 mô tả khối lượng của bất kỳ phần nào của chất trước khi ngập nước.

Độ xốp thể tích

Tương tự, để xác định độ xốp thể tích của một vật liệu nhất định hoặc tỷ lệ các lỗ hổng của nó, công thức toán học sau đây được sử dụng:

% Pv = ρm/ [ρm + (ρf/ Pm)] x 100

Trong công thức này:

Pv mô tả tỷ lệ lỗ chân lông (tính theo phần trăm).
ρm đề cập đến mật độ của chất (không ngập nước).
ρf đại diện cho mật độ của nước.

Ví dụ về độ xốp hóa học

Các đặc điểm độc đáo của một số vật liệu xốp, chẳng hạn như số lượng lỗ hổng hoặc kích thước lỗ chân lông của chúng, khiến chúng trở thành một đối tượng nghiên cứu thú vị.

Theo cách này, một số lượng lớn các chất hữu ích tuyệt vời này được tìm thấy trong tự nhiên, nhưng nhiều chất khác có thể được tổng hợp trong các phòng thí nghiệm.

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng độ xốp của thuốc thử cho phép xác định các ứng dụng có thể có và cố gắng thu được các chất mới giúp các nhà khoa học tiếp tục tiến bộ trong lĩnh vực khoa học và công nghệ vật liệu.

Một trong những lĩnh vực chính trong đó độ xốp hóa học được nghiên cứu là trong xúc tác, cũng như trong các lĩnh vực khác như hấp phụ và tách khí..

Zeolit

Bằng chứng về điều này là nghiên cứu về các vật liệu tinh thể và vi mô, như zeolit ​​và cấu trúc của kim loại hữu cơ.

Trong trường hợp này, zeolit ​​được sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng được thực hiện bằng phương pháp xúc tác axit, do tính chất khoáng của chúng là oxit xốp và do đó có các loại zeolit ​​khác nhau có lỗ nhỏ, vừa và lớn.

Một ví dụ về việc sử dụng zeolit ​​là trong quá trình cracking xúc tác, một phương pháp được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu để sản xuất xăng từ một phần nhỏ hoặc cắt từ dầu thô nặng..

Cấu trúc kim loại hữu cơ liên quan đến vật liệu lai

Một loại hợp chất khác được nghiên cứu là cấu trúc của các kim loại hữu cơ liên quan đến vật liệu lai, được tạo ra từ một mảnh hữu cơ, chất liên kết và một mảnh vô cơ tạo thành cơ sở cơ bản cho các chất này.

Điều này thể hiện sự phức tạp lớn hơn trong cấu trúc của nó đối với các zeolit ​​được mô tả ở trên, do đó nó bao gồm các khả năng lớn hơn nhiều so với tưởng tượng đối với zeolit ​​vì chúng có thể được sử dụng để thiết kế các vật liệu mới có tính chất độc đáo.

Mặc dù là một nhóm vật liệu có ít thời gian nghiên cứu, những cấu trúc hữu cơ này của kim loại đã là sản phẩm của một số lượng lớn tổng hợp để tạo ra vật liệu có nhiều cấu trúc và tính chất khác nhau..

Các cấu trúc này khá ổn định về nhiệt và hóa học, bao gồm một trong những lợi ích đặc biệt là sản phẩm của axit terephthalic và zirconium, trong số các thuốc thử khác.

UiO-66

Chất này, được gọi là UiO-66, có bề mặt rộng với độ xốp đầy đủ và các đặc tính khác làm cho nó trở thành vật liệu tối ưu cho các nghiên cứu trong các lĩnh vực xúc tác và hấp phụ..

Những người khác

Cuối cùng, có vô số ví dụ trong các ứng dụng dược phẩm, điều tra đất đai, trong ngành công nghiệp dầu mỏ và nhiều ngành khác, nơi độ xốp của các chất được sử dụng làm cơ sở để có được các vật liệu đặc biệt và sử dụng chúng có lợi cho khoa học.

Tài liệu tham khảo

  1. Lillerud, K. P. (2014). Vật liệu xốp. Phục hồi từ mn.uio.no
  2. Joardder, M. U., Karim, A., Kumar, C. (2015). Độ xốp: Thiết lập mối quan hệ giữa các thông số sấy và chất lượng thực phẩm khô. Lấy từ sách.google.com.vn
  3. Burroughs, C., Charles, J. A. et al. (2018). Bách khoa toàn thư Britannica. Phục hồi từ britannica.com
  4. Gạo, R. W. (2017). Độ xốp của gốm sứ: Tính chất và ứng dụng. Lấy từ sách.google.com.vn