சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் பயன்பாட்டின் நோக்கம் பற்றிய ஆராய்ச்சி

உற்பத்தி மற்றும் வாழ்வில், சிலிக்கா ஜெல் N2, காற்று, ஹைட்ரஜன், இயற்கை எரிவாயு [1] மற்றும் பலவற்றை உலர்த்த பயன்படுகிறது. அமிலம் மற்றும் காரத்தின் படி, உலர்த்தியைப் பிரிக்கலாம்: அமில உலர்த்தி, அல்கலைன் டெசிகண்ட் மற்றும் நடுநிலை உலர்த்தி [2]. சிலிக்கா ஜெல் NH3, HCl, SO2 போன்றவற்றை உலர்த்தும் ஒரு நடுநிலை உலர்த்தியாகத் தோன்றுகிறது. இருப்பினும், அடிப்படைக் கண்ணோட்டத்தில், சிலிக்கா ஜெல் என்பது ஆர்த்தோசிலிசிக் அமில மூலக்கூறுகளின் முப்பரிமாண இடைக்கணிப்பு நீர்ப்போக்கினால் ஆனது, முக்கிய உடல் SiO2 ஆகும், மற்றும் மேற்பரப்பு ஹைட்ராக்சில் குழுக்களில் நிறைந்துள்ளது (படம் 1 ஐப் பார்க்கவும்). சிலிக்கா ஜெல் தண்ணீரை உறிஞ்சுவதற்குக் காரணம், சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் உள்ள சிலிக்கான் ஹைட்ராக்சில் குழு நீர் மூலக்கூறுகளுடன் இடைக்கணிப்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது, எனவே அது தண்ணீரை உறிஞ்சி உலர்த்தும் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது. நிறத்தை மாற்றும் சிலிக்கா ஜெல் கோபால்ட் அயனிகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் உறிஞ்சும் நீர் செறிவூட்டலை அடைந்த பிறகு, நிறத்தை மாற்றும் சிலிக்கா ஜெல்லில் உள்ள கோபால்ட் அயனிகள் நீரேற்றப்பட்ட கோபால்ட் அயனிகளாக மாறும், இதனால் நீல சிலிக்கா ஜெல் இளஞ்சிவப்பு நிறமாகிறது. இளஞ்சிவப்பு சிலிக்கா ஜெல்லை 200℃ க்கு சிறிது நேரம் சூடாக்கிய பிறகு, சிலிக்கா ஜெல் மற்றும் நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு உடைந்து, நிறமாற்றம் செய்யப்பட்ட சிலிக்கா ஜெல் மீண்டும் நீல நிறமாக மாறும், இதனால் சிலிக்கிக் அமிலம் மற்றும் சிலிக்கா ஜெல் ஆகியவற்றின் கட்டமைப்பு வரைபடம் முடியும். படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி மீண்டும் பயன்படுத்தப்படும். எனவே, சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் நிறைந்திருப்பதால், சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பு NH3 மற்றும் HCl போன்றவற்றுடன் இடைக்கணிப்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளையும் உருவாக்கலாம், மேலும் அவ்வாறு செயல்பட வழி இல்லை. NH3 மற்றும் HCl இன் டெசிகாண்ட், மற்றும் தற்போதுள்ள இலக்கியங்களில் பொருத்தமான அறிக்கை எதுவும் இல்லை. அதனால் என்ன முடிவுகள்? இந்த பொருள் பின்வரும் சோதனை ஆராய்ச்சியை செய்துள்ளது.

படம் 1 ஆர்த்தோ-சிலிசிக் அமிலம் மற்றும் சிலிக்கா ஜெல் ஆகியவற்றின் கட்டமைப்பு வரைபடம்

2 பரிசோதனை பகுதி
2.1 சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் பயன்பாட்டின் நோக்கத்தை ஆய்வு செய்தல் - அம்மோனியா முதலில், நிறமாற்றம் செய்யப்பட்ட சிலிக்கா ஜெல் முறையே காய்ச்சி வடிகட்டிய நீர் மற்றும் செறிவூட்டப்பட்ட அம்மோனியா நீரில் வைக்கப்பட்டது. நிறமாற்றம் செய்யப்பட்ட சிலிக்கா ஜெல் காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் இளஞ்சிவப்பு நிறமாக மாறும்; செறிவூட்டப்பட்ட அம்மோனியாவில், நிறத்தை மாற்றும் சிலிகான் முதலில் சிவப்பு நிறமாக மாறி மெதுவாக வெளிர் நீல நிறமாக மாறும். சிலிக்கா ஜெல் அம்மோனியாவில் NH3 அல்லது NH3 ·H2 O ஐ உறிஞ்சும் என்பதை இது காட்டுகிறது. படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, திடமான கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் அம்மோனியம் குளோரைடு சமமாக கலந்து சோதனைக் குழாயில் சூடேற்றப்படுகின்றன. இதன் விளைவாக வரும் வாயு கார சுண்ணாம்பு மற்றும் சிலிக்கா ஜெல் மூலம் அகற்றப்படுகிறது. நுழைவுத் திசைக்கு அருகிலுள்ள சிலிக்கா ஜெல்லின் நிறம் இலகுவாக மாறும் (படம் 2 இல் உள்ள சிலிக்கா ஜெல் டெசிகான்ட்டின் பயன்பாட்டு நோக்கத்தின் நிறம் ஆராயப்படுகிறது - அம்மோனியா 73, 2023 ஆம் ஆண்டின் 8 ஆம் கட்டம், ஊறவைக்கப்பட்ட சிலிக்கா ஜெல்லின் நிறத்தைப் போன்றது. செறிவூட்டப்பட்ட அம்மோனியா நீரில்), மற்றும் pH சோதனை தாளில் வெளிப்படையான மாற்றம் இல்லை. தயாரிக்கப்பட்ட NH3 pH சோதனைத் தாளை எட்டவில்லை, மேலும் அது முழுமையாக உறிஞ்சப்பட்டுவிட்டது என்பதை இது குறிக்கிறது. சிறிது நேரத்திற்குப் பிறகு, சூடாக்குவதை நிறுத்தி, சிலிக்கா ஜெல் பந்தின் ஒரு சிறிய பகுதியை எடுத்து, காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் போட்டு, தண்ணீரில் பினோல்ப்தாலின் சேர்க்கவும், கரைசல் சிவப்பு நிறமாக மாறும், சிலிக்கா ஜெல் வலுவான உறிஞ்சுதல் விளைவைக் குறிக்கிறது. NH3, வடிகட்டிய நீர் துண்டிக்கப்பட்ட பிறகு, NH3 காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் நுழைகிறது, தீர்வு காரமானது. எனவே, சிலிக்கா ஜெல் NH3க்கான வலுவான உறிஞ்சுதலைக் கொண்டிருப்பதால், சிலிகான் உலர்த்தும் முகவர் NH3 ஐ உலர்த்த முடியாது.

படம் 2 சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் - அம்மோனியாவின் பயன்பாட்டின் நோக்கத்தை ஆய்வு செய்தல்

2.2 சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் பயன்பாட்டின் நோக்கத்தை ஆராய்தல் - ஹைட்ரஜன் குளோரைடு திடமான கூறுகளில் உள்ள ஈரமான நீரை அகற்றுவதற்கு முதலில் NaCl திடப்பொருட்களை ஆல்கஹால் விளக்கு சுடருடன் எரிக்கிறது. மாதிரி குளிரூட்டப்பட்ட பிறகு, NaCl திடப்பொருட்களில் செறிவூட்டப்பட்ட சல்பூரிக் அமிலம் சேர்க்கப்பட்டு உடனடியாக அதிக எண்ணிக்கையிலான குமிழ்களை உருவாக்குகிறது. உருவாக்கப்பட்ட வாயு சிலிக்கா ஜெல் கொண்ட கோள உலர்த்தும் குழாயில் அனுப்பப்படுகிறது, மேலும் உலர்த்தும் குழாயின் முடிவில் ஈரமான pH சோதனை காகிதம் வைக்கப்படுகிறது. முன் முனையில் உள்ள சிலிக்கா ஜெல் வெளிர் பச்சை நிறமாக மாறும், மேலும் ஈரமான pH சோதனை தாளில் வெளிப்படையான மாற்றம் இல்லை (படம் 3 ஐப் பார்க்கவும்). உருவாக்கப்பட்ட HCl வாயு சிலிக்கா ஜெல் மூலம் முழுமையாக உறிஞ்சப்பட்டு காற்றில் வெளியேறாது என்பதை இது காட்டுகிறது.

படம் 3 சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் - ஹைட்ரஜன் குளோரைடு பயன்பாட்டின் நோக்கம் பற்றிய ஆராய்ச்சி

சிலிக்கா ஜெல் HCl ஐ உறிஞ்சி, வெளிர் பச்சை நிறமாக மாறியது, ஒரு சோதனைக் குழாயில் வைக்கப்பட்டது. புதிய நீல சிலிக்கா ஜெல்லை சோதனைக் குழாயில் வைக்கவும், செறிவூட்டப்பட்ட ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்தைச் சேர்க்கவும், சிலிக்கா ஜெல் வெளிர் பச்சை நிறமாக மாறும், இரண்டு நிறங்களும் அடிப்படையில் ஒரே மாதிரியானவை. இது கோள உலர்த்தும் குழாயில் உள்ள சிலிக்கா ஜெல் வாயுவைக் காட்டுகிறது.

2.3 சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் - சல்பர் டை ஆக்சைடு சோடியம் தியோசல்பேட் திடத்துடன் கலந்த செறிவூட்டப்பட்ட கந்தக அமிலம் (படம் 4 பார்க்கவும்), NA2s2 O3 +H2 SO4 ==Na2 SO4 +SO2 ↑+S↓+H2 O; உருவாக்கப்பட்ட வாயு, நிறமாற்றம் அடைந்த சிலிக்கா ஜெல் கொண்ட உலர்த்தும் குழாய் வழியாக அனுப்பப்படுகிறது, நிறமாற்றம் செய்யப்பட்ட சிலிக்கா ஜெல் வெளிர் நீல-பச்சை நிறமாக மாறும், மேலும் ஈரமான சோதனைத் தாளின் முடிவில் நீல லிட்மஸ் காகிதம் கணிசமாக மாறாது, இது உருவாக்கப்பட்ட SO2 வாயுவைக் குறிக்கிறது. சிலிக்கா ஜெல் பந்தினால் முழுமையாக உறிஞ்சப்பட்டு தப்பிக்க முடியாது.

படம் 4 சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் - சல்பர் டை ஆக்சைடு பயன்பாட்டின் நோக்கம் பற்றிய ஆய்வு

சிலிக்கா ஜெல் உருண்டையின் ஒரு பகுதியை எடுத்து காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் போடவும். முழு சமநிலைக்குப் பிறகு, நீல லிட்மஸ் தாளில் ஒரு சிறிய அளவு தண்ணீர் சொட்டு எடுக்கவும். சோதனைத் தாள் கணிசமாக மாறாது, சிலிக்கா ஜெல்லில் இருந்து SO2 ஐ வெளியேற்றுவதற்கு காய்ச்சி வடிகட்டிய நீர் போதுமானதாக இல்லை என்பதைக் குறிக்கிறது. சிலிக்கா ஜெல் பந்தின் ஒரு சிறிய பகுதியை எடுத்து சோதனைக் குழாயில் சூடாக்கவும். சோதனைக் குழாயின் வாயில் ஈரமான நீல லிட்மஸ் காகிதத்தை வைக்கவும். நீல லிட்மஸ் காகிதம் சிவப்பு நிறமாக மாறுகிறது, சூடாக்குவது சிலிக்கா ஜெல் பந்திலிருந்து SO2 வாயுவை வெளியேற்றுகிறது, இதனால் லிட்மஸ் காகிதத்தை சிவப்பு நிறமாக மாற்றுகிறது. சிலிக்கா ஜெல் SO2 அல்லது H2 SO3 இல் வலுவான உறிஞ்சுதல் விளைவைக் கொண்டிருப்பதை மேலே உள்ள சோதனைகள் காட்டுகின்றன, மேலும் SO2 வாயுவை உலர்த்துவதற்குப் பயன்படுத்த முடியாது.
2.4 சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் - கார்பன் டை ஆக்சைடு பயன்பாட்டின் நோக்கம் பற்றிய ஆய்வு
படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, சோடியம் பைகார்பனேட் கரைசல் சொட்டும் பினோல்ப்தலின் வெளிர் சிவப்பு நிறத்தில் தோன்றும். சோடியம் பைகார்பனேட் திடப்பொருள் சூடுபடுத்தப்பட்டு, விளைந்த வாயு கலவையானது உலர்ந்த சிலிக்கா ஜெல் கோளங்களைக் கொண்ட உலர்த்தும் குழாய் வழியாக அனுப்பப்படுகிறது. சிலிக்கா ஜெல் குறிப்பிடத்தக்க அளவு மாறாது மற்றும் பீனால்ப்தலீனுடன் சோடியம் பைகார்பனேட் சொட்டுவதால் HCl ஐ உறிஞ்சுகிறது. நிறமாற்றம் அடைந்த சிலிக்கா ஜெல்லில் உள்ள கோபால்ட் அயனியானது Cl- உடன் பச்சைக் கரைசலை உருவாக்கி, படிப்படியாக நிறமற்றதாக மாறி, கோள உலர்த்தும் குழாயின் முடிவில் CO2 வாயு வளாகம் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. ஒளி-பச்சை சிலிக்கா ஜெல் காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் வைக்கப்படுகிறது, மேலும் நிறமாற்றம் செய்யப்பட்ட சிலிக்கா ஜெல் படிப்படியாக மஞ்சள் நிறமாக மாறுகிறது, இது சிலிக்கா ஜெல் மூலம் உறிஞ்சப்பட்ட HCl தண்ணீரில் வெளியேற்றப்பட்டதைக் குறிக்கிறது. நைட்ரிக் அமிலத்தால் அமிலமாக்கப்பட்ட சில்வர் நைட்ரேட் கரைசலில் ஒரு சிறிய அளவு மேல் அக்வஸ் கரைசல் சேர்க்கப்பட்டு வெள்ளை படிவு உருவாகிறது. பரந்த அளவிலான pH சோதனைத் தாளில் ஒரு சிறிய அளவு அக்வஸ் கரைசல் விடப்படுகிறது, மேலும் சோதனைத் தாள் சிவப்பு நிறமாக மாறும், இது கரைசல் அமிலமானது என்பதைக் குறிக்கிறது. மேலே உள்ள சோதனைகள், சிலிக்கா ஜெல் HCl வாயுவுடன் வலுவான உறிஞ்சுதலைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது. HCl ஒரு வலுவான துருவ மூலக்கூறு ஆகும், மேலும் சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் உள்ள ஹைட்ராக்சில் குழுவும் வலுவான துருவமுனைப்பைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இவை இரண்டும் இடைக்கணிப்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்கலாம் அல்லது ஒப்பீட்டளவில் வலுவான இருமுனை இருமுனை தொடர்புகளைக் கொண்டிருக்கலாம், இதன் விளைவாக சிலிக்காவின் மேற்பரப்புக்கு இடையே ஒப்பீட்டளவில் வலுவான இடைக்கணிப்பு விசை ஏற்படுகிறது. ஜெல் மற்றும் HCl மூலக்கூறுகள், எனவே சிலிக்கா ஜெல் HCl இன் வலுவான உறிஞ்சுதலைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, சிலிகான் உலர்த்தும் முகவர் HCl எஸ்கேப்பை உலரப் பயன்படுத்த முடியாது, அதாவது சிலிக்கா ஜெல் CO2 ஐ உறிஞ்சாது அல்லது ஓரளவு மட்டுமே CO2 ஐ உறிஞ்சாது.

படம் 5 சிலிக்கா ஜெல் டெசிகன்ட் - கார்பன் டை ஆக்சைடு பயன்பாட்டின் நோக்கம் பற்றிய ஆய்வு

கார்பன் டை ஆக்சைடு வாயுவுடன் சிலிக்கா ஜெல் உறிஞ்சப்படுவதை நிரூபிக்க, பின்வரும் சோதனைகள் தொடர்கின்றன. கோள உலர்த்தும் குழாயில் உள்ள சிலிக்கா ஜெல் பந்து அகற்றப்பட்டது, மேலும் அந்த பகுதி சோடியம் பைகார்பனேட் கரைசல் சொட்டு பினோல்ப்தலீனாக பிரிக்கப்பட்டது. சோடியம் பைகார்பனேட் கரைசல் நிறமாற்றம் செய்யப்பட்டது. சிலிக்கா ஜெல் கார்பன் டை ஆக்சைடை உறிஞ்சுகிறது, மேலும் தண்ணீரில் கரைந்த பிறகு கார்பன் டை ஆக்சைடு சோடியம் பைகார்பனேட் கரைசலில் கரைந்து சோடியம் பைகார்பனேட் கரைசலை மங்கச் செய்கிறது. சிலிகான் பந்தின் மீதமுள்ள பகுதி உலர்ந்த சோதனைக் குழாயில் சூடேற்றப்படுகிறது, இதன் விளைவாக வரும் வாயு சோடியம் பைகார்பனேட்டின் கரைசலில் பீனால்ப்தலீனுடன் சொட்டுகிறது. விரைவில், சோடியம் பைகார்பனேட் கரைசல் வெளிர் சிவப்பு நிறத்தில் இருந்து நிறமற்றதாக மாறுகிறது. சிலிக்கா ஜெல் இன்னும் CO2 வாயுவை உறிஞ்சும் திறனைக் கொண்டுள்ளது என்பதையும் இது காட்டுகிறது. எவ்வாறாயினும், CO2 இல் சிலிக்கா ஜெல்லின் உறிஞ்சுதல் விசை HCl, NH3 மற்றும் SO2 ஐ விட மிகவும் சிறியது, மேலும் கார்பன் டை ஆக்சைடை படம் 5 இல் உள்ள பரிசோதனையின் போது ஓரளவு மட்டுமே உறிஞ்ச முடியும். சிலிக்கா ஜெல் CO2 ஐ ஓரளவு உறிஞ்சுவதற்கான காரணம் இருக்கலாம் சிலிக்கா ஜெல் மற்றும் CO2 ஆகியவை இண்டர்மாலிகுலர் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன Si — OH… O =C. CO2 இன் மைய கார்பன் அணு sp கலப்பினமாகவும், சிலிக்கா ஜெல்லில் உள்ள சிலிக்கான் அணு sp3 கலப்பினமாகவும் இருப்பதால், நேரியல் CO2 மூலக்கூறு சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்புடன் நன்றாக ஒத்துழைக்காது, இதன் விளைவாக கார்பன் டை ஆக்சைடில் சிலிக்கா ஜெல் உறிஞ்சும் சக்தி ஒப்பீட்டளவில் உள்ளது. சிறிய.

3.நீரில் உள்ள நான்கு வாயுக்களின் கரைதிறன் மற்றும் சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் உள்ள உறிஞ்சுதல் நிலை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான ஒப்பீடு மேற்கூறிய சோதனை முடிவுகளிலிருந்து, சிலிக்கா ஜெல் அம்மோனியா, ஹைட்ரஜன் குளோரைடு மற்றும் சல்பர் டை ஆக்சைடு ஆகியவற்றிற்கான வலுவான உறிஞ்சுதல் திறனைக் கொண்டிருப்பதைக் காணலாம், ஆனால் கார்பன் டை ஆக்சைடுக்கான சிறிய உறிஞ்சுதல் விசை (அட்டவணை 1 ஐப் பார்க்கவும்). இது தண்ணீரில் உள்ள நான்கு வாயுக்களின் கரைதிறனைப் போன்றது. நீர் மூலக்கூறுகளில் ஹைட்ராக்ஸி-ஓஹெச் இருப்பதால், சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பிலும் ஹைட்ராக்சில் நிறைந்துள்ளது, எனவே இந்த நான்கு வாயுக்களின் கரையும் தன்மை சிலிக்கா ஜெல் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படுவதைப் போலவே இருக்கும். அம்மோனியா வாயு, ஹைட்ரஜன் குளோரைடு மற்றும் சல்பர் டை ஆக்சைடு ஆகிய மூன்று வாயுக்களில், சல்பர் டை ஆக்சைடு தண்ணீரில் மிகச்சிறிய கரைதிறனைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் சிலிக்கா ஜெல் மூலம் உறிஞ்சப்பட்ட பிறகு, மூன்று வாயுக்களில் சிதைப்பது மிகவும் கடினம். சிலிக்கா ஜெல் அம்மோனியா மற்றும் ஹைட்ரஜன் குளோரைடை உறிஞ்சிய பிறகு, அதை கரைப்பான் நீரில் வெளியேற்றலாம். சல்பர் டை ஆக்சைடு வாயு சிலிக்கா ஜெல் மூலம் உறிஞ்சப்பட்ட பிறகு, தண்ணீருடன் உறிஞ்சுவது கடினம், மேலும் சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் இருந்து உறிஞ்சப்படுவதற்கு சூடேற்றப்பட வேண்டும். எனவே, சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் நான்கு வாயுக்களின் உறிஞ்சுதல் கோட்பாட்டளவில் கணக்கிடப்பட வேண்டும்.

4 சிலிக்கா ஜெல் மற்றும் நான்கு வாயுக்களுக்கு இடையிலான தொடர்பு பற்றிய கோட்பாட்டு கணக்கீடு, அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாட்டின் (DFT) கட்டமைப்பின் கீழ் குவாண்டமைசேஷன் ORCA மென்பொருளில் [4] வழங்கப்படுகிறது. DFT D/B3LYP/Def2 TZVP முறையானது வெவ்வேறு வாயுக்கள் மற்றும் சிலிக்கா ஜெல் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு முறைகள் மற்றும் ஆற்றல்களைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்பட்டது. கணக்கீட்டை எளிதாக்கும் வகையில், சிலிக்கா ஜெல் திடப்பொருள்கள் டெட்ராமெரிக் ஆர்த்தோசிலிசிக் அமில மூலக்கூறுகளால் குறிப்பிடப்படுகின்றன. H2 O, NH3 மற்றும் HCl அனைத்தும் சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் உள்ள ஹைட்ராக்சில் குழுவுடன் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்க முடியும் என்று கணக்கீடு முடிவுகள் காட்டுகின்றன (படம் 6a ~ c ஐப் பார்க்கவும்). அவை சிலிக்கா ஜெல் மேற்பரப்பில் ஒப்பீட்டளவில் வலுவான பிணைப்பு ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன (அட்டவணை 2 ஐப் பார்க்கவும்) மேலும் சிலிக்கா ஜெல் மேற்பரப்பில் எளிதில் உறிஞ்சப்படுகின்றன. NH3 மற்றும் HCl இன் பிணைப்பு ஆற்றல் H2 O போன்றது என்பதால், நீர் கழுவுதல் இந்த இரண்டு வாயு மூலக்கூறுகளின் சிதைவுக்கு வழிவகுக்கும். SO2 மூலக்கூறுக்கு, அதன் பிணைப்பு ஆற்றல் -17.47 kJ/mol மட்டுமே, இது மேலே உள்ள மூன்று மூலக்கூறுகளை விட மிகச் சிறியது. இருப்பினும், சிலிக்கா ஜெல்லில் SO2 வாயு எளிதில் உறிஞ்சப்படுவதையும், சலவை செய்வதன் மூலம் கூட அதை அகற்ற முடியாது என்பதையும், சூடாக்கினால் மட்டுமே சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் இருந்து SO2 வெளியேற முடியும் என்பதையும் சோதனை உறுதிப்படுத்தியது. எனவே, சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் SO2 H2 O உடன் இணைந்து H2 SO3 பின்னங்களை உருவாக்க வாய்ப்புள்ளது என்று நாங்கள் யூகித்தோம். H2 SO3 மூலக்கூறு ஒரே நேரத்தில் சிலிக்கா ஜெல்லின் மேற்பரப்பில் ஹைட்ராக்சில் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுடன் மூன்று ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது என்பதை படம் 6e காட்டுகிறது, மேலும் பிணைப்பு ஆற்றல் -76.63 kJ/mol வரை அதிகமாக உள்ளது, இது SO2 ஏன் உறிஞ்சப்படுகிறது என்பதை விளக்குகிறது. சிலிக்கா ஜெல் தண்ணீருடன் வெளியேறுவது கடினம். துருவமற்ற CO2 சிலிக்கா ஜெல்லுடன் பலவீனமான பிணைப்புத் திறனைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் சிலிக்கா ஜெல் மூலம் ஓரளவு மட்டுமே உறிஞ்சப்படும். H2 CO3 மற்றும் சிலிக்கா ஜெல் ஆகியவற்றின் பிணைப்பு ஆற்றல் -65.65 kJ/mol ஐ எட்டினாலும், CO2 ஐ H2 CO3 ஆக மாற்றும் விகிதம் அதிகமாக இல்லை, எனவே CO2 இன் உறிஞ்சுதல் வீதமும் குறைக்கப்பட்டது. வாயு மூலக்கூறின் துருவமுனைப்பு சிலிக்கா ஜெல் மூலம் உறிஞ்சப்படுமா என்பதை தீர்மானிக்க ஒரே அளவுகோல் அல்ல என்பதையும், சிலிக்கா ஜெல் மேற்பரப்புடன் உருவாகும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு அதன் நிலையான உறிஞ்சுதலுக்கு முக்கிய காரணம் என்பதையும் மேலே உள்ள தரவுகளிலிருந்து காணலாம்.

சிலிக்கா ஜெல்லின் கலவை SiO2 ·nH2 O ஆகும், சிலிக்கா ஜெல்லின் மிகப்பெரிய பரப்பளவு மற்றும் மேற்பரப்பில் உள்ள பணக்கார ஹைட்ராக்சில் குழு சிலிக்கா ஜெல் சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட நச்சுத்தன்மையற்ற உலர்த்தியாகப் பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் இது உற்பத்தி மற்றும் வாழ்க்கையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. . இந்த ஆய்வறிக்கையில், சிலிக்கா ஜெல் NH3, HCl, SO2, CO2 மற்றும் பிற வாயுக்களை இன்டர்மாலிகுலர் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மூலம் உறிஞ்சும் என்பது சோதனை மற்றும் தத்துவார்த்த கணக்கீடுகளின் இரண்டு அம்சங்களிலிருந்து உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, எனவே இந்த வாயுக்களை உலர்த்துவதற்கு சிலிக்கா ஜெல் பயன்படுத்த முடியாது. சிலிக்கா ஜெல்லின் கலவை SiO2 ·nH2 O ஆகும், சிலிக்கா ஜெல்லின் மிகப்பெரிய பரப்பளவு மற்றும் மேற்பரப்பில் உள்ள பணக்கார ஹைட்ராக்சில் குழு சிலிக்கா ஜெல் சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட நச்சுத்தன்மையற்ற உலர்த்தியாகப் பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் இது உற்பத்தி மற்றும் வாழ்க்கையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. . இந்த ஆய்வறிக்கையில், சிலிக்கா ஜெல் NH3, HCl, SO2, CO2 மற்றும் பிற வாயுக்களை இன்டர்மாலிகுலர் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மூலம் உறிஞ்சும் என்பது சோதனை மற்றும் தத்துவார்த்த கணக்கீடுகளின் இரண்டு அம்சங்களிலிருந்து உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, எனவே இந்த வாயுக்களை உலர்த்துவதற்கு சிலிக்கா ஜெல் பயன்படுத்த முடியாது.

3
படம் 6 வெவ்வேறு மூலக்கூறுகள் மற்றும் சிலிக்கா ஜெல் மேற்பரப்புக்கு இடையேயான தொடர்பு முறைகள் DFT முறையால் கணக்கிடப்படுகிறது