ลักษณะความพรุนของสารเคมีประเภทและตัวอย่าง - เคมี - 2025

พรุนเคมีคือความสามารถ ของ วัสดุบางอย่างที่จะดูดซับหรือผ่านสารอื่น ๆ บางอย่างในของเหลวหรือก๊าซเฟสโดยวิธีการของช่องว่างนำเสนอในโครงสร้างของ เมื่อพูดถึงความพรุนจะมีการอธิบายส่วนของ "กลวง" หรือช่องว่างในวัสดุบางชนิด

มันแสดงโดยส่วนของปริมาตรของฟันผุเหล่านี้หารด้วยปริมาตรของผลรวมของวัสดุที่ศึกษา ขนาดหรือค่าตัวเลขที่เป็นผลมาจากพารามิเตอร์นี้สามารถแสดงได้ 2 วิธีคือค่าระหว่าง 0 ถึง 1 หรือเปอร์เซ็นต์ (ค่าระหว่าง 0 ถึง 100%) เพื่ออธิบายว่าวัสดุเป็นพื้นที่ว่างเท่าใด

แม้ว่าจะมีการใช้ประโยชน์หลายอย่างในสาขาที่แตกต่างกันของวิทยาศาสตร์วัสดุบริสุทธิ์ประยุกต์และอื่น ๆ การทำงานหลักของความพรุนทางเคมีนั้นเชื่อมโยงกับความสามารถของวัสดุบางชนิดในการดูดซึมของเหลว นั่นคือของเหลวหรือก๊าซ

นอกจากนี้ในแนวความคิดนี้จะมีการวิเคราะห์ขนาดและปริมาณของช่องว่างหรือ "รูพรุน" ที่ตะแกรงหรือเมมเบรนที่ซึมผ่านได้บางส่วนในของแข็งบางชนิด

ลักษณะเฉพาะ

สารสองชนิดมีปฏิสัมพันธ์กัน

ความพรุนคือส่วนของปริมาตรของของแข็งที่ควรจะกลวงอย่างแน่นอนและเกี่ยวข้องกับวิธีที่สารทั้งสองมีปฏิสัมพันธ์กันทำให้มีลักษณะเฉพาะของการนำไฟฟ้าผลึกสมบัติเชิงกลและอื่น ๆ อีกมากมาย

ความเร็วของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับช่องว่างของพื้นผิวของแข็ง

ในปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างสารที่เป็นก๊าซและของแข็งหรือระหว่างของเหลวกับของแข็งความเร็วของปฏิกิริยาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับพื้นที่บนพื้นผิวของของแข็งที่มีอยู่สำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น

การเข้าถึงหรือการทะลุขึ้นอยู่กับรูขุมขน

ความสามารถในการเข้าถึงหรือความสามารถในการแทรกซึมที่สารสามารถมีได้บนพื้นผิวด้านในของอนุภาคของวัสดุหรือสารประกอบที่กำหนดนั้นมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดและลักษณะของรูพรุนรวมทั้งจำนวน

ประเภทของความพรุนทางเคมี

ความพรุนอาจมีได้หลายประเภท (ทางธรณีวิทยาอากาศพลศาสตร์เคมีและอื่น ๆ ) แต่เมื่อเกี่ยวข้องกับเคมีจะมีการอธิบายสองประเภทคือมวลและปริมาตรขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่กำลังศึกษาอยู่

ความพรุนของมวล

โดยอ้างถึงความพรุนของมวลความสามารถของสารในการดูดซับน้ำจะถูกกำหนด สำหรับสิ่งนี้จะใช้สมการที่แสดงด้านล่าง:

% P _เมตร = (m _s - เมตร₀ ) / m ₀ x 100

ในสูตรนี้:

P _mแสดงถึงสัดส่วนของรูขุมขน (แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์)
m _sหมายถึงมวลของเศษส่วนหลังจากจมอยู่ในน้ำ
m ₀อธิบายมวลของเศษส่วนใด ๆ ของสารก่อนที่จะจมอยู่ใต้น้ำ

ความพรุนเชิงปริมาตร

ในทำนองเดียวกันเพื่อตรวจสอบความพรุนเชิงปริมาตรของวัสดุบางชนิดหรือสัดส่วนของฟันผุจะใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ต่อไปนี้:

% P _v = ρ _ม. / x 100

ในสูตรนี้:

P _vอธิบายสัดส่วนของรูขุมขน (แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์)
ρ _mหมายถึงความหนาแน่นของสาร (ไม่แช่)
ρ _fหมายถึงความหนาแน่นของน้ำ

ตัวอย่างของความพรุนทางเคมี

ลักษณะเฉพาะของวัสดุที่มีรูพรุนบางชนิดเช่นจำนวนฟันผุหรือขนาดของรูพรุนทำให้เป็นสิ่งที่น่าสนใจในการศึกษา

ดังนั้นสารที่มีประโยชน์อย่างยิ่งเหล่านี้จำนวนมากจึงพบได้ในธรรมชาติ แต่สามารถสังเคราะห์ได้อีกมากมายในห้องปฏิบัติการ

การตรวจสอบปัจจัยที่มีผลต่อคุณสมบัติความพรุนของรีเอเจนต์ช่วยให้เราสามารถระบุการใช้งานที่เป็นไปได้และพยายามหาสารใหม่ ๆ ที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ก้าวหน้าต่อไปในด้านวัสดุศาสตร์และเทคโนโลยี

หนึ่งในพื้นที่หลักในการศึกษาความพรุนของสารเคมีคือการเร่งปฏิกิริยาเช่นเดียวกับพื้นที่อื่น ๆ เช่นการดูดซับและการแยกก๊าซ

ซีโอไลต์

ข้อพิสูจน์นี้คือการตรวจสอบวัสดุที่เป็นผลึกและวัสดุพรุนเช่นซีโอไลต์และโครงสร้างของโลหะอินทรีย์

ในกรณีนี้ซีโอไลต์ถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาที่ดำเนินการโดยการเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดเนื่องจากคุณสมบัติของแร่เช่นออกไซด์มีรูพรุนและมีซีโอไลต์หลายประเภทที่มีรูพรุนขนาดเล็กกลางและกว้าง

ตัวอย่างของการใช้ซีโอไลต์คือในกระบวนการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้ในโรงกลั่นน้ำมันเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินจากเศษเสี้ยวหรือตัดออกจากน้ำมันดิบหนัก

โครงสร้างโลหะอินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุไฮบริด

สารประกอบอีกประเภทหนึ่งที่กำลังตรวจสอบคือโครงสร้างของโลหะอินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุไฮบริดซึ่งสร้างขึ้นจากชิ้นส่วนอินทรีย์สารยึดเกาะและชิ้นส่วนอนินทรีย์ที่ถือเป็นพื้นฐานพื้นฐานสำหรับสารเหล่านี้

สิ่งนี้แสดงถึงความซับซ้อนที่มากขึ้นในโครงสร้างเมื่อเทียบกับซีโอไลต์ที่อธิบายไว้ข้างต้นดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้มากกว่าที่จะเป็นไปได้สำหรับซีโอไลต์เนื่องจากสามารถใช้สำหรับการออกแบบวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว

แม้จะเป็นวัสดุกลุ่มหนึ่งที่มีเวลาศึกษาเพียงเล็กน้อย แต่โครงสร้างอินทรีย์ของโลหะเหล่านี้เป็นผลมาจากการสังเคราะห์จำนวนมากเพื่อผลิตวัสดุที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติที่แตกต่างกัน

โครงสร้างเหล่านี้ค่อนข้างคงที่ทางความร้อนและทางเคมีรวมถึงสิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษนั่นคือผลิตภัณฑ์ของกรดเทเรฟทาลิกและเซอร์โคเนียมรวมถึงรีเอเจนต์อื่น ๆ

UiO-66

สารนี้เรียกว่า UiO-66 มีพื้นผิวขนาดใหญ่ที่มีความพรุนเพียงพอและมีลักษณะอื่น ๆ ที่ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการศึกษาในด้านการเร่งปฏิกิริยาและการดูดซับ

คนอื่น ๆ

ในที่สุดมีตัวอย่างมากมายในการใช้งานด้านเภสัชกรรมการวิจัยดินในอุตสาหกรรมน้ำมันและอื่น ๆ อีกมากมายที่ใช้ความพรุนของสารเป็นพื้นฐานเพื่อให้ได้วัสดุพิเศษและใช้ในทางวิทยาศาสตร์

อ้างอิง

1. Lillerud, KP (2014). วัสดุพรุน กู้คืนจาก mn.uio.no
2. Joardder, MU, Karim, A. , Kumar, C. (2015). ความพรุน: การสร้างความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์การอบแห้งและคุณภาพอาหารแห้ง กู้คืนจาก books.google.co.th
3. Burroughs, C. , Charles, JA และคณะ (2018) สารานุกรมบริแทนนิกา. กู้คืนจาก britannica.com
4. ข้าว, RW (2017). ความพรุนของเซรามิก: คุณสมบัติและการใช้งาน กู้คืนจาก books.google.co.th