KIMYASAL GÖZENEKLILIK: ÖZELLIKLERI, TÜRLERI VE ÖRNEKLERI - KIMYA - 2025

Kimyasal gözeneklilik yeteneği arasında boşluklar yapısında mevcut vasıtasıyla, emme ya da sıvı ya da gaz fazında, belirli diğer maddelerin geçmesine bazı malzemeler. Gözeneklilikten bahsederken, belirli bir malzemedeki "oyuk" veya boş boşlukların kısmı tarif edilir.

Bu boşlukların hacminin, incelenen materyalin toplamının hacmine bölünmesiyle temsil edilir. Bu parametreden kaynaklanan büyüklük veya sayısal değer iki şekilde ifade edilebilir: bir malzemenin ne kadarının boş alan olduğunu açıklamak için 0 ile 1 arasında bir değer veya yüzde (% 0 ile% 100 arasında bir değer).

Saf, uygulamalı malzeme bilimlerinin farklı dallarında birçok kullanımın kendisine atfedilmesine rağmen, kimyasal gözenekliliğin temel işlevselliği, belirli bir malzemenin sıvıların emilmesine izin verme kabiliyetiyle bağlantılıdır; yani sıvılar veya gazlar.

Ek olarak, bu konsept aracılığıyla, belirli katılarda kısmen geçirgen olan bir eleğin veya bir zarın sahip olduğu boşlukların veya "gözeneklerin" boyutları ve miktarı analiz edilir.

karakteristikleri

İki madde etkileşir

Gözeneklilik, sözde bir katının hacminin kesinlikle içi boş olan ve iki maddenin etkileşime girme şekliyle ilişkili olan ve ona iletkenlik, kristal, mekanik özellikler ve daha pek çok özelliğin belirli özelliklerini veren kısmıdır.

Tepkime hızı katı yüzeyin boşluğuna bağlıdır

Gaz halindeki bir madde ile bir katı arasında veya bir sıvı ile bir katı arasında meydana gelen reaksiyonlarda, reaksiyonun hızı büyük ölçüde, reaksiyonun gerçekleşmesi için mevcut olan katının yüzeyindeki boşluğa bağlıdır.

Erişilebilirlik veya geçirgenlik gözeneklere bağlıdır

Belirli bir malzeme veya bileşiğin bir parçacığının iç yüzeyinde bir maddenin sahip olabileceği erişilebilirlik veya nüfuz edilebilirlik, gözeneklerin boyutları ve özellikleri ve bunların sayısı ile yakından ilgilidir.

Kimyasal gözeneklilik türleri

Gözeneklilik birçok türde olabilir (diğerleri arasında jeolojik, aerodinamik, kimyasal), ancak kimya ile uğraşırken, incelenen materyalin sınıfına bağlı olarak kütle ve hacimsel olmak üzere iki tür tanımlanır.

Kütle gözenekliliği

Kütle gözenekliliğine atıfta bulunularak, bir maddenin suyu emme yeteneği belirlenir. Bunun için aşağıda gösterilen denklem kullanılır:

% P _m = (m _s - m ₀ ) / m ₀ x 100

Bu formülde:

P _m , gözeneklerin oranını temsil eder (yüzde olarak ifade edilir).
m _s , suya batırıldıktan sonra fraksiyonun kütlesini ifade eder.
m ₀ , maddenin suya daldırılmadan önceki herhangi bir fraksiyonunun kütlesini tanımlar.

Hacimsel gözeneklilik

Benzer şekilde, belirli bir malzemenin hacimsel gözenekliliğini veya boşluklarının oranını belirlemek için aşağıdaki matematiksel formül kullanılır:

% P _v = ρ _m / x 100

Bu formülde:

P _v , gözeneklerin oranını tanımlar (yüzde olarak ifade edilir).
ρ _m , maddenin (daldırılmamış) yoğunluğunu belirtir.
ρ _f , suyun yoğunluğunu temsil eder.

Kimyasal gözeneklilik örnekleri

Bazı gözenekli malzemelerin, boşlukların sayısı veya gözeneklerinin boyutu gibi benzersiz özellikleri, onları ilginç bir çalışma konusu haline getirir.

Bu nedenle, bu son derece yararlı maddelerin büyük bir kısmı doğada bulunur, ancak çok daha fazlası laboratuvarlarda sentezlenebilir.

Bir reaktifin gözeneklilik niteliklerini etkileyen faktörleri araştırmak, sahip olduğu olası uygulamaları belirlememize ve bilim adamlarının malzeme bilimi ve teknolojisi alanlarında ilerlemeye devam etmelerine yardımcı olan yeni maddeler elde etmeye çalışmamıza olanak tanır.

Kimyasal gözenekliliğin çalışıldığı ana alanlardan biri, gaz adsorpsiyonu ve ayırma gibi diğer alanlarda olduğu gibi katalizdedir.

Zeolitler

Bunun kanıtı, zeolitler ve organik metallerin yapısı gibi kristal ve mikro gözenekli malzemelerin araştırılmasıdır.

Bu durumda zeolitler, oksit gözenekli gibi mineral özelliklerinden dolayı asit katalizi ile gerçekleştirilen reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılırlar ve küçük, orta ve büyük gözenekli farklı zeolit ​​türleri vardır.

Zeolitlerin kullanımına bir örnek, katalitik kraking işlemidir, petrol rafinerilerinde bir fraksiyondan veya ağır ham petrolden kesilmiş benzin üretmek için kullanılan bir yöntemdir.

Hibrit malzemeler içeren organik metal yapılar

Araştırılan diğer bir bileşik sınıfı, organik bir parçadan, bağlayıcı maddeden ve bu maddeler için temel temeli oluşturan bir inorganik parçadan oluşturulan hibrit malzemeleri içeren organik metallerin yapılarıdır.

Bu, yukarıda açıklanan zeolitlere göre yapısında daha büyük bir karmaşıklığı temsil eder, bu nedenle benzersiz özelliklere sahip yeni malzemelerin tasarımında kullanılabildikleri için zeolitler için düşünülebilecek olanlardan çok daha büyük olasılıklar içerir.

Çok az çalışma süresi olan bir malzeme grubu olmasına rağmen, metallerin bu organik yapıları, birçok farklı yapı ve özelliğe sahip malzemeler üretmek için çok sayıda sentezin ürünü olmuştur.

Bu yapılar, diğer reaktiflerin yanı sıra tereftalik asit ve zirkonyumun ürünü olan özel ilgi alanlarından biri de dahil olmak üzere termal ve kimyasal olarak oldukça kararlıdır.

UiO-66

UiO-66 olarak adlandırılan bu madde, yeterli gözenekliliğe sahip geniş bir yüzeye ve onu kataliz ve adsorpsiyon alanlarındaki çalışmalar için en uygun malzeme yapan diğer özelliklere sahiptir.

Diğerleri

Son olarak, ilaç uygulamalarında, toprak araştırmalarında, petrol endüstrisinde ve maddelerin gözenekliliğinin olağanüstü malzemeler elde etmek ve bunları bilim lehine kullanmak için temel olarak kullanıldığı pek çok örnek var.

Referanslar

1. Lillerud, KP (2014). Gözenekli Malzemeler. Mn.uio.no'dan kurtarıldı
2. Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Gözeneklilik: Kurutma Parametreleri ile Kuru Gıda Kalitesi Arasındaki İlişkinin Kurulması. Books.google.co.ve 'den kurtarıldı
3. Burroughs, C., Charles, JA ve diğerleri. (2018). Britanika Ansiklopedisi. Britannica.com'dan kurtarıldı
4. Pirinç, RW (2017). Seramiklerin Gözenekliliği: Özellikleri ve Uygulamaları. Books.google.co.ve 'den kurtarıldı