ĐỘ XỐP HÓA HỌC: ĐẶC ĐIỂM, LOẠI VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC

Các độ xốp hóa là khả năng của vật liệu nhất định để hấp thụ hoặc đi qua một số chất khác trong pha lỏng hoặc khí, bằng khoảng trống bày trong cấu trúc của nó. Khi nói về độ xốp, người ta mô tả phần "rỗng" hoặc không gian trống trong một vật liệu nhất định.

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

Mặc dù nó được sử dụng nhiều trong các ngành khác nhau của khoa học vật liệu thuần túy, ứng dụng, trong số những ngành khác, chức năng chính của độ xốp hóa học được liên kết với khả năng của một vật liệu nhất định cho phép hấp thụ chất lỏng; nghĩa là chất lỏng hoặc chất khí.

Ngoài ra, thông qua khái niệm này, kích thước và số lượng lỗ rỗng hoặc "lỗ rỗng" mà sàng hoặc màng thấm một phần trong một số chất rắn nhất định đã được phân tích.

nét đặc trưng

Hai chất tương tác

Độ xốp là phần thể tích của một chất rắn được cho là chắc chắn rỗng và có liên quan đến cách mà hai chất tương tác, tạo cho nó những đặc tính cụ thể về độ dẫn điện, tính chất kết tinh, tính chất cơ học và nhiều chất khác.

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

Trong các phản ứng xảy ra giữa chất khí và chất rắn hoặc giữa chất lỏng và chất rắn, tốc độ của phản ứng phụ thuộc phần lớn vào khoảng không gian trên bề mặt chất rắn để phản ứng xảy ra.

Khả năng tiếp cận hoặc thẩm thấu phụ thuộc vào lỗ chân lông

Khả năng tiếp cận hoặc khả năng thâm nhập mà một chất có thể có trên bề mặt bên trong của một hạt của một vật liệu hoặc hợp chất nhất định cũng liên quan chặt chẽ đến kích thước và đặc điểm của các lỗ, 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, v.v.), nhưng khi xử lý hóa học, hai loại được mô tả: khối lượng và thể tích, tùy thuộc vào loại vật liệu đang được nghiên cứu.

Độ xốp lớn

Bằng cách tham chiếu 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:

% P _m = (m _s - m ₀ ) / m ₀ x 100

Trong công thức này:

P _m đại diện cho tỷ lệ các lỗ rỗng (tính bằng phần trăm).
m _s là khối lượng của phần sau khi ngập trong nước.
m ₀ mô tả khối lượng của bất kỳ phần nào của chất trước khi nó bị nhấn chìm.

Độ xốp thể tích

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

% P _v = ρ _m / x 100

Trong công thức này:

P _v mô tả tỷ lệ các lỗ rỗng (biểu thị bằng phần trăm).
ρ _m là khối lượng riêng của chất (không ngâm).
ρ _f đại diện cho khối lượng riêng của nước.

Ví dụ về độ xốp hóa học

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

Do đó, một số lượng lớn các chất cực kỳ hữu ích này được tìm thấy trong tự nhiên, nhưng nhiều chất khác có thể được tổng hợp trong các phòng thí nghiệm.

Việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng xốp của thuốc thử cho phép chúng ta xác định các ứng dụng có thể có của thuốc thử 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 mà 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 cho điều này là nghiên cứu các vật liệu tinh thể và vi xốp, chẳng hạn 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 xúc tác axit, do tính chất khoáng của chúng là oxit xốp và có nhiều loại zeolit khác nhau có lỗ xốp nhỏ, trung bình 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 nhóm hợp chất khác đang được nghiên cứu là cấu trúc của 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 những chất này.

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

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

Những cấu trúc này khá ổn định về mặt nhiệt và hóa học, bao gồm một trong những mối quan tâm đặc biệt là sản phẩm của axit terephthalic và zirconi, cùng với các thuốc thử khác.

UiO-66

Chất này, được gọi là UiO-66, có bề mặt lớn với độ xốp thích hợp và các đặc điểm khác khiến nó trở thành vật liệu tối ưu cho các nghiên cứu trong lĩnh vực xúc tác và hấp phụ.

Khác

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

Người giới thiệu

Lillerud, KP (2014). Vật liệu xốp. Đã khôi phục từ mn.uio.no
Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Độ xốp: Thiết lập mối quan hệ giữa các thông số sấy và chất lượng thực phẩm khô. Đã khôi phục từ books.google.co.ve
Burroughs, C., Charles, JA và cộng sự. (2018). Bách khoa toàn thư Britannica. Phục hồi từ britannica.com
Rice, RW (2017). Độ xốp của gốm sứ: Tính chất và ứng dụng. Đã khôi phục từ books.google.co.ve

ĐỘ XỐP HÓA HỌC: ĐẶC ĐIỂM, LOẠI VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026