ההבדל העיקרי בין זאוליט ל-MOF הוא שזאוליט שימושי בעיקר כזרז, בעוד ש-MOF אידיאלי עבור מבני תמיכה לזרז או יכול לשמש כזרז.
אנו יכולים לזהות מסגרות אורגניות של זאוליט ומתכת כשני חומרים נקבוביים נפוצים בעלי נקבוביות של פחות מננומטר אחד (כמו בזאוליט) או גדול מננומטר אחד (כמו ב-MOFs), בהתאמה.
מהו זאוליט?
זאוליט הוא מינרל אלומינוסיליקט מיקרו-נקבי. זה שימושי בעיקר כזרז. בקנה מידה מסחרי, הוא שימושי כחומר סופח. מונח זה זכה לתהילה בשנת 1756 לאחר מחקרו של המינרלוג השוודי אקסל פרדריק קרונשטדט.הוא צפה בהפקה של כמויות גדולות של קיטור ממים (שמתרחש בתוך החומר באמצעות ספיחה) עם חימום מהיר של חומר מסוים המכיל סטילביט. בהתאם לתצפית זו, מדען זה קרא לחומר זה זאוליט, בעל המשמעות היוונית "זאו"="להרתיח" ו"ליתוס"="אבן".
איור 01: תומסוניט – צורה של מינרל זאוליט
מבנה זאוליט
יש מבנה נקבובי בזאוליט שיכול להתחבר למגוון רחב של קטיונים, כולל Na+, K+, Ca2+ ו-Mg2+. אלו הם יונים בעלי מטען חיובי שניתן להחזיק אותם בצורה רופפת. לכן, יונים אלה ניתנים להחלפה בקלות ליונים אחרים במגע עם תמיסה. החברים במינרלים בקבוצת הזאוליט כוללים אנלצים, חבזיט, קלינופטילוליט, סטילביט וכו'.
איור 02: מבנה מיקרוסקופי של זאוליט
כאשר בוחנים את התכונות של זאוליט, הצורות המופיעות באופן טבעי יכולות להגיב עם מי תהום אלקליין. יתר על כן, חומרים אלה יכולים להתגבש בסביבות שלאחר הפקדה לאורך תקופה ארוכה. יתר על כן, צורות הזאוליט הטבעיות מתרחשות לעתים רחוקות במצב הטהור. בדרך כלל הם מזוהמים במינרלים אחרים, מתכות, קוורץ וכו'.
מה זה MOF?
מסגרות מתכת-אורגניות או MOFs הם חומרים נקבוביים היברידיים המורכבים מקבוצות אורגניות וגם מקבוצות אנאורגניות. אנו יכולים לראות את המבנה של חומרים אלה כגבישיים ותלת-ממדיים בטבע, והוא יכול להשתמש בשילוב של קבוצות אנאורגניות קשיחות כגון יוני מתכת או אשכולות מתכתיים יחד עם ליגנד מקשר אורגני גמיש. שימוש זה בקבוצות קשיחות וגמישות כאחד יכול לאפשר ל-MOFs לקבל נקבוביות מתכווננות לטווח ארוך, שיכולות להתחבר למגוון רחב של מולקולות.חומר זה יכול לעבור כוונון, המאפשר להם להיות סלקטיביים לסוג המולקולות שיכולות להיכנס לנקבוביות שלהן.
MOF Structure
כאשר בוחנים מקרוב את המבנה של MOFs, אנו יכולים לראות את הקבוצות האנאורגניות והאורגניות מסודרות בצורה ספציפית ויוצרות את הנקבוביות. המבנה של MOFs מתרחש כרשת תיאום של צמתים אנאורגניים. צמתים אלו נוטים ליצור את הפינות של הנקבוביות הללו ומספקים יציבות גיאומטרית יחד עם סדירות מבנית. יתר על כן, המקשרים האורגניים המחברים את הצמתים יחד מספקים צדדיות סינתטית ופונקציונליות מודולרית. יתר על כן, אנו יכולים לראות שאותו מבנה חוזר על עצמו במבנה התלת-ממדי של MOFs.
מה ההבדל בין זאוליט ל-MOF?
למרות שזאוליט היה האופציה כחומר נקבובי במשך שנים רבות, פיתוח של חומרים אחרים כגון מסגרות מתכת-אורגניות (MOF) ומסגרות אורגניות קוולנטיות (COF) אתגר את השימוש בו כיום.ההבדל העיקרי בין זאוליט ל-MOF הוא שזאוליט שימושי בעיקר כזרז ואילו MOF אידיאלי למבני תמיכה לזרז, או שהם יכולים לשמש כזרזים בעצמם. יתרה מכך, הנקבוביות בזאוליט הן פחות מננומטר אחד, בעוד שהנקבוביות ב-MOF גדולות מ-1 ננומטר.
האינפוגרפיקה הבאה מסכמת את ההבדל בין זאוליט ל-MOF בצורת טבלה.
סיכום – זאוליט מול MOF
אנו יכולים לזהות מסגרות אורגניות של זאוליט ומתכת כשני חומרים נקבוביים נפוצים בעלי נקבוביות של פחות מננומטר אחד (כמו בזאוליט) או גדול מננומטר אחד (כמו ב-MOFs), בהתאמה. ההבדל העיקרי בין זאוליט ל-MOF הוא שזאוליט שימושי בעיקר כזרז ואילו MOF אידיאלי למבני תמיכה לזרז או שהם יכולים לשמש כזרזים בעצמם.
