화학적 다공성 : 특성, 유형 및 예 - 화학 - 2026

화학 기공률 능력이다 의 공극 구조의 존재에 의해 흡수 또는 액체 또는 기체 상에 소정의 다른 물질을 통과하는 특정 물질. 다공성에 대해 말할 때 특정 재료의 "중공"또는 빈 공간 부분이 설명됩니다.

연구 된 재료의 전체 부피로 나눈 이러한 공동의 부피 부분으로 표시됩니다. 이 매개 변수로 인한 크기 또는 숫자 값은 두 가지 방법으로 표현할 수 있습니다. 즉, 0과 1 사이의 값 또는 백분율 (0과 100 % 사이의 값)을 사용하여 재료가 빈 공간 인 정도를 나타냅니다.

순수, 응용, 재료 과학의 여러 분야에서 여러 용도로 사용되지만, 특히 화학적 다공성의 주요 기능은 유체 흡수를 허용하는 특정 재료의 능력과 관련이 있습니다. 즉, 액체 또는 기체입니다.

또한이 개념을 통해 특정 고체에서 부분적으로 투과 할 수있는 체 또는 막이 갖는 공극 또는 "공극"의 크기와 양을 분석합니다.

형질

두 물질이 상호 작용

다공성은 확실히 속이 비어 있고 두 물질이 상호 작용하는 방식과 관련이있는 것으로 추정되는 고체 부피의 일부로, 전도성, 결정질, 기계적 특성 등의 특정 특성을 제공합니다.

반응 속도는 고체 표면의 공간에 따라 다릅니다.

기체 물질과 고체 사이 또는 액체와 고체 사이에서 발생하는 반응에서 반응 속도는 반응이 발생할 수있는 고체 표면의 공간에 크게 좌우됩니다.

접근성 또는 침투성은 모공에 따라 다릅니다.

물질이 주어진 물질 또는 화합물의 입자 내부 표면에서 가질 수있는 접근성 또는 침투성은 또한 기공의 크기와 특성 및 그 수와 밀접한 관련이 있습니다.

화학적 다공성의 유형

다공성은 여러 유형 (지질, 공기 역학, 화학적 등)이 될 수 있지만 화학을 다룰 때 연구중인 재료의 종류에 따라 질량과 부피라는 두 가지 유형이 설명됩니다.

질량 다공성

질량 다공성을 참조하여 물을 흡수하는 물질의 능력을 결정합니다. 이를 위해 아래에 표시된 방정식이 사용됩니다.

% P _m = (m _s -m ₀ ) / m ₀ x 100

이 공식에서 :

P _m 은 기공의 비율을 나타냅니다 (백분율로 표시).
m _(S)는 물에 잠긴 후에 분획의 질량을 말한다.
m ₀ 은 물질이 잠기기 전의 물질 일부의 질량을 나타냅니다.

체적 다공성

마찬가지로 특정 재료의 체적 다공성 또는 공동의 비율을 결정하기 위해 다음 수학 공식이 사용됩니다.

% P _v = ρ _m / x 100

이 공식에서 :

P _v 는 모공의 비율을 나타냅니다 (백분율로 표시).
ρ _m 은 물질의 밀도를 나타냅니다 (잠기지 않음).
ρ _f 는 물의 밀도를 나타냅니다.

화학적 다공성의 예

구멍의 수나 구멍의 크기와 같은 일부 다공성 재료의 고유 한 특성으로 인해 흥미로운 연구 대상이됩니다.

따라서 이러한 매우 유용한 물질이 자연에서 많이 발견되지만 실험실에서 더 많은 물질을 합성 할 수 있습니다.

시약의 다공성 품질에 영향을 미치는 요인을 조사하면 가능한 응용 분야를 결정하고 과학자가 재료 과학 및 기술 분야에서 계속 발전하는 데 도움이되는 새로운 물질을 얻을 수 있습니다.

화학적 다공성이 연구되는 주요 영역 중 하나는 가스 흡착 및 분리와 같은 다른 영역과 마찬가지로 촉매 작용입니다.

제올라이트

이것의 증거는 제올라이트와 같은 결정질 및 미세 다공성 물질과 유기 금속의 구조에 대한 조사입니다.

이 경우 제올라이트는 산화물 다공성과 같은 미네랄 특성으로 인해 산 촉매 작용에 의해 수행되는 반응에서 촉매로 사용되며 작은 구멍, 중간 구멍 및 큰 구멍을 가진 다양한 유형의 제올라이트가 있습니다.

제올라이트 사용의 예로는 정유소에서 일부에서 휘발유를 생산하거나 중질유에서 절단하는 데 사용되는 방법 인 촉매 분해 공정이 있습니다.

하이브리드 재료를 포함하는 유기 금속 구조

연구중인 또 다른 종류의 화합물은 이러한 물질의 기본 기반을 구성하는 유기 조각, 결합 물질 및 무기 조각에서 생성 된 하이브리드 물질을 포함하는 유기 금속의 구조입니다.

이것은 위에서 설명한 제올라이트의 구조와 관련하여 구조가 더 복잡함을 나타내므로 고유 한 특성을 가진 새로운 재료의 설계에 사용될 수 있기 때문에 제올라이트에 대해 상상할 수있는 것보다 훨씬 더 많은 가능성을 포함합니다.

연구 시간이 거의없는 재료 그룹 임에도 불구하고 이러한 유기 금속 구조는 다양한 구조와 특성을 가진 재료를 생산하기위한 수많은 합성의 산물이었습니다.

이러한 구조는 다른 시약 중에서도 테레프탈산과 지르코늄의 산물이라는 특별한 관심사를 포함하여 열적으로나 화학적으로 매우 안정적입니다.

UiO-66

UiO-66이라고하는이 물질은 충분한 다공성과 기타 특성을 가진 넓은 표면을 가지고있어 촉매 및 흡착 분야의 연구를위한 최적의 재료입니다.

기타

마지막으로, 제약 응용 분야, 토양 연구, 석유 산업 및 기타 여러 분야에서 물질의 다공성을 기초로 사용하여 특별한 재료를 얻고 과학에 유리하게 사용하는 수많은 사례가 있습니다.

참고 문헌

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