Porositas kimia adalah kemampuan dari bahan tertentu untuk menyerap atau melewati zat tertentu lainnya dalam cairan atau fase gas, dengan cara lain hadir dalam strukturnya. Ketika berbicara tentang porositas, bagian “berongga” atau ruang kosong dalam bahan tertentu dijelaskan.
Ini diwakili oleh porsi volume rongga-rongga ini dibagi dengan volume totalitas materi yang dipelajari. Besaran atau nilai numerik yang dihasilkan dari parameter ini dapat dinyatakan dalam dua cara: nilai antara 0 dan 1 atau persentase (nilai antara 0 dan 100%), untuk menggambarkan seberapa banyak suatu material adalah ruang kosong.
Kertas dapur sangat keropos
Meskipun beberapa kegunaan dikaitkan dengannya di berbagai cabang ilmu material murni, terapan, antara lain, fungsi utama porositas kimia terkait dengan kemampuan material tertentu untuk memungkinkan penyerapan cairan; yaitu cairan atau gas.
Selain itu, melalui konsep ini, dimensi dan jumlah rongga atau “pori-pori” yang telah dianalisis oleh saringan atau membran permeabel sebagian dalam padatan tertentu.
Ciri-ciri porositas
Sedang dengan porositas tinggi (kiri) dan dengan porositas rendah (kanan). Bentuk hitam mewakili padatan, biru mewakili ruang berpori
Dua zat berinteraksi
Porositas adalah bagian dari volume benda padat yang diduga berongga dan terkait dengan cara dua zat berinteraksi, memberikan ciri-ciri spesifik konduktivitas, kristal, sifat mekanik, dan banyak lainnya.
Kecepatan reaksi tergantung pada ruang permukaan padatan
Dalam reaksi yang terjadi antara zat gas dan padatan atau antara cairan dan padatan, kecepatan reaksi sangat tergantung pada ruang pada permukaan padatan yang tersedia untuk reaksi berlangsung.
Aksesibilitas atau penetrasi tergantung pada pori-pori
Aksesibilitas atau penetrasi yang dapat dimiliki suatu zat pada permukaan bagian dalam partikel bahan atau senyawa tertentu juga terkait erat dengan dimensi dan ciri-ciri pori-pori, serta jumlahnya.
Jenis porositas kimia
Porositas dapat dari banyak jenis (geologi, aerodinamis, kimia, antara lain), tetapi ketika berhadapan dengan kimia, dua jenis dijelaskan: massa dan volumetrik, tergantung pada kelas bahan yang sedang dipelajari.
Porositas massa
Dengan mengacu pada porositas massa kemampuan suatu zat untuk menyerap air ditentukan. Untuk ini, persamaan yang ditunjukkan di bawah ini digunakan:
% P m = (m s – m 0 ) / m 0 x 100
Dalam rumus ini:
P m mewakili proporsi pori-pori (dinyatakan sebagai persentase).
m s mengacu pada massa fraksi setelah direndam dalam air.
m 0 menggambarkan massa setiap fraksi zat sebelum terendam.
Porositas volumetrik
Demikian pula, untuk menentukan porositas volumetrik suatu bahan atau proporsi rongganya, digunakan rumus matematika berikut:
% P v = m / [ρ m + (ρ f / P m )] x 100
Dalam rumus ini:
P v menjelaskan proporsi pori-pori (dinyatakan sebagai persentase).
ρ m mengacu pada kepadatan substansi (tidak tenggelam).
ρ f mewakili kepadatan air.
Contoh porositas kimia
Contoh media berpori dan tidak berpori
Sifat-sifat yang unik dari beberapa bahan berpori, seperti jumlah rongga atau ukuran pori-porinya, menjadikannya sebagai objek kajian yang menarik.
Jadi, sejumlah besar zat yang sangat berguna ini ditemukan di alam, tetapi lebih banyak lagi yang dapat disintesis di laboratorium.
Menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas porositas reagen memungkinkan untuk menentukan kemungkinan kegunaan yang dimilikinya dan mencoba mendapatkan zat baru yang membantu para ilmuwan untuk terus maju di bidang ilmu dan teknologi material.
Salah satu bidang utama di mana porositas kimia dipelajari adalah dalam katalisis, seperti di bidang lain seperti adsorpsi dan pemisahan gas.
Zeolit
Zeolit
Bukti ini adalah penyelidikan bahan kristal dan mikro, seperti zeolit dan struktur logam organik.
Dalam hal ini, zeolit digunakan sebagai katalis dalam reaksi yang dilakukan dengan katalisis asam, karena sifat mineralnya seperti oksida berpori dan terdapat berbagai jenis zeolit dengan pori-pori kecil, sedang dan besar.
Contoh penggunaan zeolit adalah dalam proses perengkahan katalitik, suatu metode yang digunakan di kilang minyak untuk menghasilkan bensin dari fraksi atau potongan dari minyak mentah berat.
Struktur logam organik yang melibatkan bahan hibrida
Kelas senyawa lain yang sedang diselidiki adalah struktur logam organik yang melibatkan bahan hibrida, dibuat dari fragmen organik, zat pengikat, dan fragmen anorganik yang merupakan dasar dasar untuk zat ini.
Ini mewakili kompleksitas yang lebih besar dalam strukturnya sehubungan dengan zeolit yang dijelaskan di atas, oleh karena itu mencakup kemungkinan yang jauh lebih besar daripada yang dapat dibayangkan untuk zeolit karena mereka dapat digunakan untuk desain bahan baru dengan sifat unik.
Meskipun merupakan kelompok bahan dengan waktu studi yang sedikit, struktur organik logam ini telah menjadi produk dari sejumlah besar sintesis untuk menghasilkan bahan dengan banyak struktur dan sifat yang berbeda.
Struktur ini cukup stabil secara termal dan kimia, termasuk salah satu yang menarik yaitu produk asam tereftalat dan zirkonium, di antara reagen lainnya.
UiO-66
Zat ini, yang disebut UiO-66, memiliki luas permukaan yang besar dengan porositas yang memadai dan ciri-ciri lain yang menjadikannya bahan yang optimal untuk studi di bidang katalisis dan adsorpsi.
Yang lain
Akhirnya, ada banyak contoh dalam kegunaan farmasi, penelitian tanah, dalam industri minyak dan banyak lainnya di mana porositas zat digunakan sebagai dasar untuk mendapatkan bahan yang luar biasa dan menggunakannya untuk kepentingan ilmu pengetahuan.
Referensi
- Lillerud, KP (2014). Bahan Berpori. Dipulihkan dari mn.uio.no
- Joardder, MU, Karim, A., Kumar, C. (2015). Porositas: Menetapkan Hubungan antara Parameter Pengeringan dan Kualitas Pangan Kering. Dipulihkan dari books.google.co.ve
- Burroughs, C., Charles, JA et al. (2018). Ensiklopedia Britannica. Dipulihkan dari britannica.com
- Beras, RW (2017). Porositas Keramik: Sifat dan Kegunaan. Dipulihkan dari books.google.co.ve