El área de superficie específica (SSA) es una propiedad de los sólidos definida como el área de superficie total de un material por unidad de masa , [1] (con unidades de m 2 / kg om 2 / g) o volumen sólido o a granel [2] [3] (unidades de m 2 / m 3 om −1 ).
Es un valor físico que se puede utilizar para determinar el tipo y las propiedades de un material (por ejemplo, suelo o nieve ). Tiene una importancia particular para la adsorción , catálisis heterogénea y reacciones en superficies .
Medición
Los valores obtenidos para una superficie específica dependen del método de medición. En los métodos basados en adsorción, el tamaño de la molécula de adsorbato (la molécula sonda), los planos cristalográficos expuestos en la superficie y la temperatura de medición afectan el área de superficie específica obtenida. [4] Por este motivo, además del método de adsorción de Brunauer-Emmett-Teller (N 2 -BET) más utilizado, se han desarrollado varias técnicas para medir la superficie específica de materiales particulados a temperatura ambiente y a escalas controlables. incluyendo tinción con azul de metileno (MB), adsorción de etilenglicol monoetil éter (EGME), [5] análisis electrocinético de adsorción de iones complejos [4] y un método de retención de proteínas (PR). [6] Existen varias normas internacionales para la medición de superficies específicas, incluida la norma ISO 9277. [7]
Cálculo
El SSA se puede calcular simplemente a partir de una distribución de tamaño de partícula , haciendo algunas suposiciones sobre la forma de la partícula. Sin embargo, este método no tiene en cuenta la superficie asociada con la textura superficial de las partículas.
Adsorción
El SSA se puede medir por adsorción usando la isoterma BET . Esto tiene la ventaja de medir la superficie de las estructuras finas y la textura profunda de las partículas. Sin embargo, los resultados pueden diferir notablemente según la sustancia adsorbida. La teoría BET tiene limitaciones inherentes pero tiene la ventaja de ser simple y producir respuestas relativas adecuadas cuando los sólidos son químicamente similares. En casos relativamente raros, si se considera necesario, se pueden aplicar modelos más complicados basados en enfoques termodinámicos, o incluso química cuántica, para mejorar la consistencia de los resultados, pero a costa de cálculos mucho más complejos que requieren conocimientos avanzados y una buena comprensión de el operador. [8]
Permeabilidad a los gases
Esto depende de la relación entre el área superficial específica y la resistencia al flujo de gas de un lecho poroso de polvo. El método es simple y rápido y produce un resultado que a menudo se correlaciona bien con la reactividad química de un polvo. Sin embargo, no mide gran parte de la textura de la superficie profunda.
Superficie típica (m 2 / g) | Material | Solicitud |
---|---|---|
7140 | Armazón metalorgánico [9] | absorción de gas |
900 | Faujasita [10] | Catalizador |
500 - 3000 | Carbón activado | absorción de gas y solutos |
200 | alúmina [11] | soporte de catalizador |
Ver también
Referencias
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " superficie específica ". doi : 10.1351 / goldbook.S05806
- ^ http://www.owlnet.rice.edu/~ceng402/Hirasaki/CHAP3D.pdf
- ^ http://www.rsc.org/suppdata/lc/b8/b812301b/b812301b.pdf
- ^ a b Hanaor, DAH; Ghadiri, M .; Chrzanowski, W .; Gan, Y. (2014). "Caracterización de área de superficie escalable mediante análisis electrocinético de adsorción de aniones complejos" (PDF) . Langmuir . 30 (50): 15143-15152. doi : 10.1021 / la503581e . PMID 25495551 .
- ^ Cerato, A .; Lutenegger, A. (1 de septiembre de 2002). "Determinación de la superficie de suelos de grano fino por el método del éter monoetílico de etilenglicol (EGME)" . Revista de ensayos geotécnicos . 25 (3): 10035. doi : 10.1520 / GTJ11087J .
- ^ Paykov, O .; Hawley, H. (1 de julio de 2013). "Un método de retención de proteínas para la determinación de superficies específicas en arcillas hinchables" . Revista de ensayos geotécnicos . ASTM . 36 (4): 20120197. doi : 10.1520 / GTJ20120197 .
- ^ "ISO 9277: 2010 (en) Determinación de la superficie específica de sólidos por adsorción de gas - método BET" .
- ^ Condon, James (2020). Determinaciones de superficie y porosidad por fisisorción, 2ª edición . Amsterdam, NL: Elsevier. pp. Capítulos 3, 4 y 5. ISBN 978-0-12-818785-2.
- ^ "Equilibrio de estabilidad mecánica y porosidad ultra alta en materiales de estructura cristalina". doi : 10.1002 / anie.201808240 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ "Determinación de superficie específica para materiales microporosos / mesoporosos: el caso de zeolitas FAU-Y mesoporosas" (PDF) . doi : 10.1021 / acs.langmuir.8b02144 . hal-01938089 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ "Medidas de superficie de alúmina". doi : 10.1021 / ie50487a024 . Cite journal requiere
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