3.2.3. Пористость
Классификация пор
Существует много типов пористых систем. И в различных образцах, и в одном и том же образце отдельные поры могут значительно различаться как по форме, так и по размеру. Особый интерес во многих случаях может представлять поперечный размер пор, например, диаметр цилиндрических пор или расстояние между стенками щелевидных пор. Удобную классификацию пор по размерам предложил М. М. Дубинин. В настоящее время эта классификация официально принята Международным союзом по теоретической и прикладной химии (IUРАС). В соответствии с этой классификацией поры делятся на виды по размерам: микропоры (<2 нм); мезопоры (2-50 нм); макропоры (>50 нм).
Эта классификация основана на следующем принципе: каждый интервал размеров пор соответствует характерным адсорбционным свойствам, находящим свое выражение в изотермах адсорбции. В микропорах благодаря близости стенок пор потенциал взаимодействия с адсорбированными молекулами значительно больше, чем в более широких порах, и величина адсорбции при заданном относительном давлении соответственно также больше. В мезопорах происходит капиллярная конденсация - на изотермах наблюдается характерная петля гистерезиса. Макропоры настолько широки, что для них невозможно детально изучить изотерму адсорбции. Поэтому такие пористые тела изучают методом ртутной порометрии - определяют то давление, которое необходимо для заполнения этих пор ртутью. Объемы ртути, вдавленные при определенных давлениях, дают возможность построить зависимость объема пор от их радиуса при использовании для этой цели уравнения Лапласа
, (1.3.54)
где r- радиус пор, заполняемых при избыточном давлении P, s - поверхностное натяжение ртути, Q - угол смачивания ртутью поверхности твердого тела.
Граница между различными классами пор не является жестко определенной, поскольку она зависит и от формы пор и от природы (особенно поляризуемости) молекул адсорбтива. Так наибольший размер пор, при котором ещё наблюдается увеличение адсорбции, т.е. верхний предел размеров микропор, для различных адсорбтивов может быть различным. Часто характерное для микропор возрастание потенциала взаимодействия и, как следствие, возрастание адсорбции прекращаются при таком относительном давлении (и соответствующем размере пор), которое еще не достигает значения Р/Рsначала петли гистерезиса. Поэтому в последние годы микропоры принято подразделять на очень узкие - так называемые ультрамикропоры, для которых характерен эффект возрастания адсорбции, и супермикропоры, размеры которых находятся между ультрамикропорами и мезопорами.
Можно отметить, что в целом в твердых телах существует широкий набор размеров пор - от макропор через мезопоры и микропоры до субатомных «пор» в виде промежутков между плоскостями спайности или дислокацийточечных дефектов. Поэтому всегда существуют такие системы «пористое тело - газ или пар», которые не укладываются в предложенные наукой схемы и классификации.