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Superficie específica

Los arañazos, representados por surcos de forma triangular, aumentan la superficie. El área superficial específica ( ASE ) es una propiedad de los sólidos definida como el área ...

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Los arañazos, representados por surcos de forma triangular, aumentan la superficie.

El área superficial específica ( ASE ) es una propiedad de los sólidos definida como el área superficial total (AS) de un material por unidad de masa , [ 1 ] (con unidades de m² / kg o m² / g). Alternativamente, puede definirse como AS por volumen sólido o aparente [ 2 ] [ 3 ] (unidades de m² / m³ o m⁻¹ ) .

Es un valor físico que permite determinar el tipo y las propiedades de un material (por ejemplo, suelo o nieve ). Tiene especial importancia en la adsorción , la catálisis heterogénea y las reacciones en superficies .

Medición

Anillos Raschig de cerámica ...
...y anillos de plástico Białecki de mayor SSA

Los valores obtenidos para el área superficial específica dependen del método de medición. En los métodos basados ​​en adsorción, el tamaño de la molécula adsorbida (la molécula sonda), los planos cristalográficos expuestos en la superficie y la temperatura de medición afectan el área superficial específica obtenida. [ 4 ] Por esta razón, además del método de adsorción Brunauer-Emmett-Teller (N 2 -BET) más comúnmente utilizado, se han desarrollado varias técnicas para medir el área superficial específica de materiales particulados a temperaturas ambiente y a escalas controlables, incluyendo la tinción con azul de metileno (MB), la adsorción de etilenglicol monoetil éter (EGME), [ 5 ] el análisis electrocinético de la adsorción de iones complejos [ 4 ] y un método de retención de proteínas (PR). [ 6 ] Existen varias normas internacionales para la medición del área superficial específica, incluyendo la norma ISO 9277. [ 7 ]

Cálculo

El área superficial específica (SSA) se puede calcular fácilmente a partir de la distribución del tamaño de las partículas , haciendo algunas suposiciones sobre su forma. Sin embargo, este método no tiene en cuenta la superficie asociada a la textura superficial de las partículas.

Adsorción

La superficie específica (SSA) se puede medir mediante adsorción utilizando la isoterma BET . Esto tiene la ventaja de medir la superficie de estructuras finas y texturas profundas en las partículas. Sin embargo, los resultados pueden variar notablemente según la sustancia adsorbida. La teoría BET tiene limitaciones inherentes, pero tiene la ventaja de ser simple y proporcionar respuestas relativas adecuadas cuando los sólidos son químicamente similares. En casos relativamente raros, se pueden aplicar modelos más complejos basados ​​en enfoques termodinámicos, o incluso en 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 por parte del operador. [ 8 ]

Permeabilidad de los gases

Esto depende de la relación entre la superficie específica y la resistencia al flujo de gas de un lecho poroso de polvo. El método es sencillo y rápido, y proporciona un resultado que suele correlacionarse bien con la reactividad química del polvo. Sin embargo, no permite medir gran parte de la textura superficial profunda.

Véase también

Referencias

  1. ↑ IUPAC , Compendio de Terminología Química , 5.ª ed. (el "Libro de Oro") (2025). Versión en línea: (2006 – ) " área superficial específica ". doi : 10.1351/goldbook.S05806
  2. ↑ "Superficie" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 19 de septiembre de 2004.
  3. ↑ "Caracterización de silicio poroso integrado en chips de cromatografía líquida" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 16 de agosto de 2017.
  4. 1 2 Hanaor, DAH; Ghadiri, M.; Chrzanowski, W.; Gan, Y. (2014). "Caracterización de área superficial escalable mediante análisis electrocinético de adsorción de aniones complejos" ( PDF) . Langmuir . 30 (50): 15143– 15152. arXiv : 2106.03411 . doi : 10.1021/la503581e . PMID 25495551. S2CID 4697498 .  
  5. ↑ Cerato, A.; Lutenegger, A. (1 de septiembre de 2002). "Determinación del área superficial de suelos de grano fino mediante el método del monoetil éter de etilenglicol (EGME)" . Geotechnical Testing Journal . 25 (3): 10035. doi : 10.1520/GTJ11087J .
  6. ↑ Paykov, O.; Hawley, H. (1 de julio de 2013). "Un método de retención de proteínas para la determinación del área superficial específica en arcillas expansivas" . Geotechnical Testing Journal . 36 (4) 20120197. ASTM . doi : 10.1520/GTJ20120197 .
  7. ↑ "ISO 9277:2010(en) Determinación del área superficial específica de sólidos mediante adsorción de gases — Método BET" .
  8. ↑ Condon, James (2020). Determinación de la superficie y la porosidad mediante fisisorción, 2.ª edición . Ámsterdam, Países Bajos: Elsevier. Capítulos 3, 4 y 5. ISBN  978-0-12-818785-2.
  9. ↑ Hönicke, Inés M.; Senkovska, Irena; Bon, Volodymyr; Baburin, Igor A.; Bonisch, Nadine; Raschke, Silvia; Evans, Jack D.; Kaskel, Stefan (2018). "Equilibrio de la estabilidad mecánica y la porosidad ultraalta en materiales de estructura cristalina". Edición internacional Angewandte Chemie . 57 (42): 13780– 13783. doi : 10.1002/anie.201808240 . PMID 30160076 . S2CID 52119126 .  
  10. ↑ Galarneau, Anne; Mehlhorn, Dirk; Guenneau, Flavien; Coasne, Benoit; Villemot, Francois; Minoux, Delphine; Aquino, Cindy; Dath, Jean-Pierre (2018). "Determinación del área superficial específica para materiales microporosos/mesoporosos: el caso de las zeolitas mesoporosas FAU-Y" ( PDF ) . Langmuir . 34 (47): 14134– 14142. doi : 10.1021/acs.langmuir.8b02144 . PMID 30379547. S2CID 53197261. hal-01938089 .  
  11. ↑ Russell, Allen S.; Cochran, C. Norman (1950). "Mediciones del área superficial de alúmina". Industrial & Engineering Chemistry . 42 (7): 1332– 1335. doi : 10.1021/ie50487a024 .