المسامية الكيميائية: الخصائص والأنواع والأمثلة - كيمياء - 2025

و المسامية الكيميائية هي القدرة على مواد معينة لاستيعاب أو تمر من خلال بعض المواد الأخرى في الطور السائل أو الغاز، من خلال الفراغات تظهر في هيكلها. عند الحديث عن المسامية ، يتم وصف جزء المساحات "المجوفة" أو الفارغة في مادة معينة.

يتم تمثيله بجزء من حجم هذه التجاويف مقسومًا على حجم إجمالي المادة المدروسة. يمكن التعبير عن المقدار أو القيمة العددية الناتجة عن هذه المعلمة بطريقتين: قيمة بين 0 و 1 أو نسبة مئوية (قيمة بين 0 و 100٪) ، لوصف مقدار مادة ما هي مساحة فارغة.

على الرغم من حقيقة أن الاستخدامات المتعددة تُنسب إليها في فروع مختلفة من علوم المواد البحتة والتطبيقية ، من بين أمور أخرى ، فإن الوظيفة الرئيسية للمسامية الكيميائية مرتبطة بقدرة مادة معينة على السماح بامتصاص السوائل ؛ أي السوائل أو الغازات.

بالإضافة إلى ذلك ، من خلال هذا المفهوم ، يتم تحليل أبعاد وكمية الفراغات أو "المسام" التي تم تحليلها من خلال غربال أو غشاء منفذ جزئيًا في بعض المواد الصلبة.

مميزات

تتفاعل مادتان

المسامية هي جزء من حجم مادة صلبة مفترضة تكون مجوفة بالتأكيد وترتبط بالطريقة التي تتفاعل بها مادتان ، مما يمنحها خصائص محددة من الموصلية والبلورية والخصائص الميكانيكية وغيرها الكثير.

تعتمد سرعة التفاعل على مساحة السطح الصلب

في التفاعلات التي تحدث بين مادة غازية وصلبة أو بين سائل ومادة صلبة ، تعتمد سرعة التفاعل بشكل كبير على المساحة الموجودة على سطح المادة الصلبة المتاحة لحدوث التفاعل.

تعتمد إمكانية الوصول أو الاختراق على المسام

ترتبط إمكانية الوصول أو الاختراق التي يمكن أن تمتلكها مادة ما على السطح الداخلي لجسيم من مادة أو مركب معين ارتباطًا وثيقًا بأبعاد وخصائص المسام ، فضلاً عن عددها.

أنواع المسامية الكيميائية

يمكن أن تكون المسامية من عدة أنواع (جيولوجية ، ديناميكية هوائية ، كيميائية ، من بين أمور أخرى) ، ولكن عند التعامل مع الكيمياء ، يتم وصف نوعين: الكتلة والحجم ، اعتمادًا على فئة المادة التي يتم دراستها.

المسامية الجماعية

بالإشارة إلى المسامية الجماعية ، يتم تحديد قدرة المادة على امتصاص الماء. لهذا ، يتم استخدام المعادلة الموضحة أدناه:

٪ ف _م = (م _ث - م ₀) / م ₀ × 100

في هذه الصيغة:

تمثل P _m نسبة المسام (معبرًا عنها كنسبة مئوية). يشير

م _ث إلى كتلة الكسر بعد غمره في الماء. يصف

m ₀ كتلة أي جزء من المادة قبل غمرها.

المسامية الحجمية

وبالمثل ، لتحديد المسامية الحجمية لمادة معينة أو نسبة تجاويفها ، يتم استخدام الصيغة الرياضية التالية:

٪ P _v = _م / × 100

في هذه الصيغة:

تصف P _v نسبة المسام (معبرًا عنها كنسبة مئوية).

ρ _م تشير إلى كثافة المادة (غير مغمورة).

ρ _f يمثل كثافة الماء.

أمثلة على المسامية الكيميائية

الخصائص الفريدة لبعض المواد المسامية ، مثل عدد التجاويف أو حجم مسامها ، تجعلها موضوعًا مثيرًا للدراسة.

وبالتالي ، يوجد عدد كبير من هذه المواد المفيدة للغاية في الطبيعة ، ولكن يمكن تصنيع المزيد منها في المختبرات.

يتيح لنا التحقيق في العوامل التي تؤثر على صفات مسامية الكاشف تحديد التطبيقات الممكنة له ومحاولة الحصول على مواد جديدة تساعد العلماء على مواصلة التقدم في مجالات علوم وتكنولوجيا المواد.

أحد المجالات الرئيسية التي يتم فيها دراسة المسامية الكيميائية هو التحفيز ، كما هو الحال في المجالات الأخرى مثل امتصاص الغاز وفصله.

الزيوليت

والدليل على ذلك هو التحقق من المواد البلورية والميكروية المسامية ، مثل الزيوليت وهيكل المعادن العضوية.

في هذه الحالة ، يتم استخدام الزيوليت كمحفزات في التفاعلات التي تتم عن طريق التحفيز الحمضي ، نظرًا لخصائصها المعدنية مثل الأكسيد المسامي وهناك أنواع مختلفة من الزيوليت ذات المسام الصغيرة والمتوسطة والكبيرة.

مثال على استخدام الزيوليت هو في عملية التكسير التحفيزي ، وهي طريقة مستخدمة في مصافي النفط لإنتاج البنزين من جزء أو مقطوع من النفط الخام الثقيل.

الهياكل المعدنية العضوية التي تشتمل على مواد هجينة

فئة أخرى من المركبات التي يتم التحقيق فيها هي هياكل المعادن العضوية التي تحتوي على مواد هجينة ، تم إنشاؤها من جزء عضوي ، ومادة ربط وشظية غير عضوية تشكل الأساس الأساسي لهذه المواد.

يمثل هذا تعقيدًا أكبر في هيكلها فيما يتعلق بهيكل الزيوليت الموصوف أعلاه ، وبالتالي فهو يتضمن إمكانيات أكبر بكثير من تلك التي يمكن تخيلها للزيوليت حيث يمكن استخدامها لتصميم مواد جديدة بخصائص فريدة.

على الرغم من كونها مجموعة من المواد مع القليل من وقت الدراسة ، إلا أن هذه الهياكل العضوية للمعادن كانت نتاج عدد كبير من التوليفات لإنتاج مواد ذات العديد من الهياكل والخصائص المختلفة.

هذه الهياكل مستقرة تمامًا حرارياً وكيميائياً ، بما في ذلك واحدة ذات أهمية خاصة وهي نتاج حمض التريفثاليك والزركونيوم ، من بين الكواشف الأخرى.

UiO-66

هذه المادة ، المسماة UiO-66 ، لها سطح كبير مع مسامية كافية وخصائص أخرى تجعلها مادة مثالية للدراسات في مجالات التحفيز والامتصاص.

الآخرين

أخيرًا ، هناك أمثلة لا حصر لها في التطبيقات الصيدلانية ، وأبحاث التربة ، وفي صناعة النفط وغيرها الكثير حيث يتم استخدام مسامية المواد كأساس للحصول على مواد غير عادية واستخدامها لصالح العلم.

المراجع

1. ليلرود ، كي بي (2014). المواد المسامية. تعافى من mn.uio.no
2. Joardder، MU، Karim، A.، Kumar، C. (2015). المسامية: تحديد العلاقة بين عوامل التجفيف وجودة الطعام المجفف. تعافى من books.google.co.ve
3. بوروز ، سي ، تشارلز ، جا وآخرون. (2018). موسوعة بريتانيكا. تعافى من britannica.com
4. رايس ، RW (2017). مسامية السيراميك: الخصائص والتطبيقات. تعافى من books.google.co.ve