化学的多孔性：特性、タイプ、例 - 化学 - 2025

化学的な多孔性は能力であるが、その構造中に存在するボイドによって、液相または気相で吸収又は特定の他の物質を通過する特定の材料。気孔率といえば、ある物質の「くぼんだ」部分のことです。

これは、これらのキャビティの体積の一部を、調査した材料全体の体積で割った値で表されます。このパラメーターから得られるマグニチュードまたは数値は、2つの方法で表すことができます。0から1までの値またはパーセンテージ（0から100％までの値）は、材料のどのくらいが空のスペースであるかを示します。

純粋な応用材料科学などのさまざまな分野で複数の用途が使用されているという事実にもかかわらず、化学的多孔性の主な機能は、流体の吸収を可能にする特定の材料の能力に関連しています。つまり、液体または気体です。

さらに、この概念により、特定の固体で部分的に透過性のあるふるいまたは膜が持つボイドまたは「細孔」の寸法と量が分析されます。

特徴

2つの物質が相互作用する

気孔率は、確かに中空であると想定される固体の体積の一部であり、2つの物質が相互作用する方法に関連しており、伝導率、結晶性、機械的特性などの多くの特定の特性を与えます。

反応速度は固体表面の空間に依存します

ガス状物質と固体の間、または液体と固体の間で発生する反応では、反応の速度は、反応を行うために利用できる固体の表面上の空間に大きく依存します。

アクセシビリティまたは浸透性は毛穴に依存します

物質が特定の材料または化合物の粒子の内面に持つアクセス性または浸透性は、細孔の数と同様に、細孔の寸法と特性にも密接に関連しています。

化学的多孔性の種類

多孔性は多くのタイプ（特に、地質学的、空力的、化学的）ですが、化学を扱う場合、2つのタイプが説明されています。

質量多孔性

質量多孔性を参照することにより、物質が水を吸収する能力が決定されます。これには、以下の方程式が使用されます。

％P _m =（m _s -m ₀）/ m ₀ x 100

この式では：

Ｐ_ｍは、細孔の割合を表す（パーセンテージで表す）。
m _sは、水に浸した後のフラクションの質量を指します。
m ₀は、水に沈む前の物質の一部の質量を表します。

体積多孔度

同様に、特定の材料の体積多孔性またはそのキャビティの比率を決定するには、次の数式を使用します。

％Pが_V =ρ _M / X 100

この式では：

P _vは、細孔の比率を表します（パーセントで表示）。
ρm は、物質の密度（浸漬されていない_）を指します。
ρ _fは水の密度を表します。

化学的多孔性の例

空洞の数や細孔のサイズなど、一部の多孔質材料の固有の特性により、興味深い研究対象となっています。

したがって、これらの非常に有用な物質の多くは自然界に見られますが、さらに多くのものが実験室で合成できます。

試薬の多孔性の質に影響を与える要因を調査することで、試薬の可能な用途を特定し、科学者が材料科学と技術の分野で進歩し続けるのに役立つ新しい物質を入手することができます。

化学的多孔性が研究されている主要な領域の1つは、ガスの吸着や分離などの他の領域と同様に、触媒作用です。

ゼオライト

この証拠は、ゼオライトや有機金属の構造などの結晶性および微孔性材料の調査です。

この場合、ゼオライトは、酸化物多孔質としての鉱物特性のため、酸触媒によって行われる反応の触媒として使用され、小、中、大の細孔を持つさまざまな種類のゼオライトがあります。

ゼオライトの使用例は、石油精製で使用される方法である接触分解プロセスで、留分からガソリンを生産するか、または重質原油からカットする方法です。

ハイブリッド材料を含む有機金属構造

調査されている別のクラスの化合物は、有機フラグメント、結合物質、およびこれらの物質の基本的な基礎を構成する無機フラグメントから作成されたハイブリッド材料を含む有機金属の構造です。

これは、上記のゼオライトよりも構造が複雑であることを表しており、ユニークな特性を持つ新しい材料の設計に使用できるため、ゼオライトに想像できるよりもはるかに大きな可能性が含まれています。

研究時間がほとんどない材料のグループであるにもかかわらず、これらの金属の有機構造は、多くの異なる構造と特性を持つ材料を生成するための多数の合成の産物でした。

これらの構造は、他の試薬の中でも特にテレフタル酸とジルコニウムの生成物である特別な関心の1つを含め、熱的および化学的に非常に安定しています。

UiO-66

この物質はUiO-66と呼ばれ、十分な多孔性とその他の特性を備えた大きな表面を備えているため、触媒作用と吸着の分野での研究に最適な材料です。

その他

最後に、製薬用途、土壌研究、石油産業など、数多くの例があり、物質の多孔性を利用して異常な材料を入手し、科学に利用しています。

参考文献

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