ความพรุนของสารเคมี: ลักษณะประเภทและตัวอย่าง
ความพรุนของสารเคมี คือความสามารถของวัสดุบางชนิดในการดูดซับหรือปล่อยให้สารบางอย่างในสถานะของเหลวหรือก๊าซผ่านช่องว่างที่มีอยู่ในโครงสร้างของมัน เมื่อพูดถึงความพรุนส่วนของ "ช่องว่าง" หรือช่องว่างในวัสดุที่กำหนดจะถูกอธิบาย
มันถูกแทนด้วยส่วนปริมาณของฟันผุเหล่านี้หารด้วยปริมาณของวัสดุทั้งหมดที่ศึกษา ขนาดหรือค่าตัวเลขที่เป็นผลมาจากพารามิเตอร์นี้สามารถแสดงได้สองวิธี: ค่าระหว่าง 0 ถึง 1 หรือเปอร์เซ็นต์ (ค่าระหว่าง 0 ถึง 100%) เพื่ออธิบายว่าวัสดุมีพื้นที่ว่างเท่าใด
แม้จะถูกนำมาใช้หลายอย่างในสาขาต่าง ๆ ของวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์, การนำไปใช้, วัสดุ, ในหมู่คนอื่น ๆ, หน้าที่หลักของความพรุนทางเคมีนั้นเชื่อมโยงกับความสามารถของวัสดุบางอย่างเพื่อให้การดูดซับของเหลว; นั่นคือของเหลวหรือก๊าซ
นอกจากนี้แนวคิดนี้วิเคราะห์ขนาดและจำนวนของรูหรือ "รูขุมขน" ที่ตะแกรงหรือเมมเบรนซึมผ่านได้บางส่วนในของแข็งบางชนิด
คุณสมบัติ
สารสองตัวมีปฏิกิริยาต่อกัน
Porosity เป็นส่วนปริมาตรของสมมติฐานที่มั่นคงซึ่งแน่นอนว่าเป็นโพรงและเกี่ยวข้องกับวิธีการที่สารสองชนิดมีปฏิกิริยากันทำให้มีลักษณะเฉพาะของการนำไฟฟ้าผลึกสมบัติเชิงกลและอื่น ๆ อีกมากมาย
ความเร็วปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของของแข็ง
ในปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างสารก๊าซและของแข็งหรือระหว่างของเหลวและของแข็งความรวดเร็วของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับขอบเขตขนาดใหญ่บนพื้นที่ของพื้นผิวของของแข็งที่มีอยู่เพื่อให้สามารถทำปฏิกิริยาได้
การเข้าถึงหรือการเจาะขึ้นอยู่กับรูขุมขน
ความสามารถในการเข้าถึงหรือการแทรกซึมที่สารสามารถมีบนพื้นผิวด้านในของอนุภาคของวัสดุหรือสารประกอบที่กำหนดนั้นยังเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับขนาดและลักษณะของรูขุมขนเช่นเดียวกับจำนวนของมัน
ประเภทของสารเคมีที่เป็นรูพรุน
ความพรุนสามารถมีได้หลายประเภท (ทางธรณีวิทยาอากาศพลศาสตร์เคมีและอื่น ๆ ) แต่เมื่อพูดถึงทางเคมีมีการอธิบายสองแบบ: มวลและปริมาตรขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่กำลังศึกษา
ความพรุน
เมื่ออ้างถึงความพรุนของมวลความสามารถของสารในการดูดซับน้ำจะถูกกำหนด สำหรับสิ่งนี้จะใช้สมการที่แสดงด้านล่าง:
% P m = (m s - m 0 ) / m 0 x 100
ในสูตรนี้:
P m แสดงถึงสัดส่วนของรูขุมขน (แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์)
m s หมายถึงมวลของเศษส่วนหลังจากถูกแช่ในน้ำ
m 0 อธิบายถึงมวลของเศษเสี้ยวของสารใด ๆ ก่อนที่จะจมลงใต้น้ำ
ปริมาตรรูพรุน
ในการคำนวณหาค่าปริมาตรรูพรุนของวัสดุบางชนิดหรือสัดส่วนของฟันผุนั้นใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ต่อไปนี้:
% P v = ρ m / [ρ m + (ρ f / P m )] x 100
ในสูตรนี้:
P v อธิบายสัดส่วนของรูขุมขน (แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์)
ρ m หมายถึงความหนาแน่นของสาร (โดยไม่จมอยู่ใต้น้ำ)
ρ f หมายถึงความหนาแน่นของน้ำ
ตัวอย่างของสารเคมีที่เป็นรูพรุน
ลักษณะเฉพาะของวัสดุที่มีรูพรุนบางชนิดเช่นจำนวนของฟันผุหรือขนาดรูขุมขนทำให้พวกมันเป็นวัตถุที่น่าสนใจในการศึกษา
ด้วยวิธีนี้พบสารธรรมชาติจำนวนมากในยูทิลิตี้เหล่านี้ แต่สามารถสังเคราะห์ได้ในห้องปฏิบัติการ
การตรวจสอบปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพความเป็นรูพรุนของรีเอเจนต์ช่วยให้สามารถพิจารณาการใช้งานที่เป็นไปได้ที่มีและพยายามรับสารใหม่ที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ก้าวหน้าต่อไปในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุ
หนึ่งในพื้นที่หลักที่ศึกษาความเป็นรูพรุนของสารเคมีคือการเร่งปฏิกิริยาเช่นเดียวกับในพื้นที่อื่น ๆ เช่นการดูดซับก๊าซและการแยกสาร
ซีโอไลต์
ข้อพิสูจน์เรื่องนี้คือการตรวจสอบวัสดุผลึกและพรุนเช่นซีโอไลต์และโครงสร้างของโลหะอินทรีย์
ในกรณีนี้ซีโอไลต์ถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการทำปฏิกิริยาโดยใช้วิธีการเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดเนื่องจากคุณสมบัติของแร่เป็นรูพรุนออกไซด์เนื่องจากมีซีโอไลต์ชนิดต่าง ๆ ที่มีรูพรุนขนาดเล็กขนาดกลางและขนาดใหญ่
ตัวอย่างของการใช้ซีโอไลต์อยู่ในกระบวนการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งเป็นวิธีที่ใช้ในโรงกลั่นปิโตรเลียมเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินจากเศษส่วนหรือตัดจากน้ำมันดิบหนัก
โครงสร้างโลหะอินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุไฮบริด
สารประกอบอีกประเภทหนึ่งที่ถูกตรวจสอบคือโครงสร้างโลหะอินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุไฮบริดซึ่งสร้างขึ้นจากชิ้นส่วนอินทรีย์สารจับตัวและชิ้นส่วนอนินทรีย์ซึ่งเป็นพื้นฐานพื้นฐานสำหรับสารเหล่านี้
สิ่งนี้แสดงถึงความซับซ้อนที่มากขึ้นในโครงสร้างของมันเมื่อเทียบกับซีโอไลต์ที่อธิบายไว้ข้างต้นดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้มากกว่าซีโอไลต์ที่สามารถจินตนาการได้เนื่องจากพวกเขาสามารถนำมาใช้ในการออกแบบวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติพิเศษ
แม้จะเป็นกลุ่มวัสดุที่มีเวลาศึกษาน้อย แต่โครงสร้างโลหะอินทรีย์เหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์ของการสังเคราะห์จำนวนมากเพื่อผลิตวัสดุที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติที่แตกต่างกันมากมาย
โครงสร้างเหล่านี้ค่อนข้างเสถียรทางความร้อนและทางเคมีรวมถึงหนึ่งในความสนใจพิเศษที่เป็นผลิตภัณฑ์ของกรดเทเรฟทาลิกและเซอร์โคเนียมในหมู่น้ำยาอื่น ๆ
UIO-66
สารนี้เรียกว่า UiO-66 มีพื้นผิวที่กว้างขวางพร้อมความพรุนที่เพียงพอและคุณสมบัติอื่น ๆ ที่ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการศึกษาในพื้นที่ของการเร่งปฏิกิริยาและการดูดซับ
คนอื่น ๆ
ในที่สุดก็มีตัวอย่างมากมายในการใช้งานด้านเภสัชกรรมการตรวจสอบดินในอุตสาหกรรมน้ำมันและอื่น ๆ อีกมากมายที่มีการใช้สารพรุนเป็นพื้นฐานในการได้รับวัสดุพิเศษและใช้ในทางวิทยาศาสตร์
