Porositas Kimia: Karakteristik, Jenis dan Contoh
Porositas kimia adalah kemampuan bahan tertentu untuk menyerap atau membiarkan zat tertentu dalam fase cair atau gas, melalui ruang kosong yang ada dalam strukturnya. Ketika berbicara tentang porositas, porsi "kosong" atau ruang kosong dalam materi yang diberikan dijelaskan.
Ini diwakili oleh bagian volume rongga-rongga ini dibagi dengan volume dari total bahan yang dipelajari. Nilai magnitudo atau numerik yang dihasilkan dari parameter ini dapat diekspresikan dalam dua cara: nilai antara 0 dan 1 atau persentase (nilai antara 0 dan 100%), untuk menggambarkan berapa banyak material yang merupakan ruang kosong.
Meskipun dikaitkan beberapa kegunaan dalam cabang yang berbeda dari ilmu murni, diterapkan, bahan, antara lain, fungsi utama porositas kimia terkait dengan kemampuan bahan tertentu untuk memungkinkan penyerapan cairan; yaitu, cairan atau gas.
Selain itu, konsep ini menganalisis dimensi dan jumlah lubang atau "pori-pori" yang dimiliki oleh saringan atau membran permeabel dalam padatan tertentu.
Fitur
Dua zat berinteraksi
Porositas adalah bagian volume dari asumsi kuat yang tentu saja hampa dan terkait dengan cara di mana dua zat berinteraksi, memberikan karakteristik spesifik konduktivitas, kristal, sifat mekanik dan banyak lainnya.
Kecepatan reaksi tergantung pada ruang permukaan benda padat
Dalam reaksi yang terjadi antara zat gas dan zat padat atau antara cairan dan zat padat, kecepatan reaksi sangat tergantung pada ruang permukaan zat padat yang tersedia sehingga reaksi dapat dilakukan.
Aksesibilitas atau penetrasi tergantung pada pori-pori
Aksesibilitas atau daya tembus yang dapat dimiliki suatu zat pada permukaan bagian dalam suatu partikel dari bahan atau senyawa tertentu, juga berkaitan erat dengan dimensi dan karakteristik pori-pori, serta jumlahnya.
Jenis porositas kimia
Porositas dapat terdiri dari banyak jenis (geologis, aerodinamik, kimia, antara lain), tetapi dalam hal kimia, dua jenis dijelaskan: massa dan volume, tergantung pada jenis bahan yang dipelajari.
Porositas massa
Ketika 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 dalam persentase).
ms mengacu pada massa fraksi setelah direndam dalam air.
m 0 menggambarkan massa fraksi zat apa pun sebelum terendam.
Porositas volumetrik
Demikian juga, untuk menentukan porositas volumetrik dari bahan tertentu atau proporsi rongga-rongganya, rumus matematika berikut digunakan:
% P v = ρ m / [ρ m + (ρ f / P m )] x 100
Dalam rumus ini:
Pv menggambarkan proporsi pori-pori (dinyatakan dalam persentase).
ρ m mengacu pada kepadatan zat (tanpa merendam).
ρ f mewakili kerapatan air.
Contoh porositas kimia
Karakteristik unik dari beberapa bahan berpori, seperti jumlah rongga atau ukuran pori-pori mereka, menjadikannya objek penelitian yang menarik.
Dengan cara ini, sejumlah besar zat-zat utilitas sangat besar ini ditemukan di alam, tetapi banyak lagi yang dapat disintesis di laboratorium.
Investigasi faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas porositas reagen memungkinkan untuk menentukan kemungkinan aplikasi yang dimilikinya dan mencoba untuk mendapatkan zat baru yang membantu para ilmuwan untuk terus maju dalam bidang ilmu dan teknologi material.
Salah satu bidang utama di mana porositas kimia dipelajari adalah dalam katalisis, seperti di daerah lain seperti adsorpsi dan pemisahan gas.
Zeolit
Buktinya adalah investigasi bahan kristal dan mikropori, seperti zeolit dan struktur logam organik.
Dalam hal ini, zeolit digunakan sebagai katalis dalam reaksi yang dilakukan dengan katalis asam, karena sifat mineral mereka sebagai oksida berpori karena ada berbagai jenis zeolit dengan pori-pori ukuran kecil, sedang dan besar.
Contoh penggunaan zeolit adalah dalam proses perengkahan katalitik, suatu metode yang digunakan dalam kilang minyak untuk menghasilkan bensin dari fraksi atau potongan dari minyak mentah berat.
Struktur logam organik yang melibatkan bahan hibrida
Kelas lain dari senyawa yang diselidiki adalah struktur logam organik yang melibatkan bahan hibrida, dibuat dari fragmen organik, zat pengikat dan fragmen anorganik yang merupakan dasar fundamental untuk zat ini.
Ini mewakili kompleksitas yang lebih besar dalam strukturnya sehubungan dengan zeolit yang dijelaskan di atas, sehingga terdiri dari kemungkinan yang jauh lebih besar daripada yang dapat dibayangkan untuk zeolit karena mereka dapat digunakan untuk desain material baru dengan sifat unik.
Meskipun merupakan kelompok bahan dengan sedikit waktu belajar, struktur logam organik ini telah menjadi produk dari sejumlah besar sintesis untuk menghasilkan bahan dengan banyak struktur dan sifat yang berbeda.
Struktur-struktur ini cukup stabil secara termal dan kimia, termasuk salah satu yang menarik perhatian adalah produk asam tereftalat dan zirkonium, di antara pereaksi lainnya.
UiO-66
Zat ini, disebut UiO-66, memiliki permukaan yang luas dengan porositas yang memadai dan karakteristik lain yang membuatnya menjadi bahan yang ideal untuk studi di bidang katalisis dan adsorpsi.
Lainnya
Akhirnya, ada banyak contoh dalam aplikasi farmasi, penyelidikan tanah, dalam industri minyak dan banyak lainnya di mana porositas zat digunakan sebagai dasar untuk mendapatkan bahan yang luar biasa dan menggunakannya untuk ilmu pengetahuan.
