Specifický povrch - Specific surface area

Image
Škrábance, představované drážkami ve tvaru trojúhelníku, zvětšují povrch.

Specifický povrch (SSA) je vlastnost pevných látek definovaná jako celková povrchová plocha materiálu na jednotku hmotnosti (s jednotkami m 2 / kg nebo m 2 / g) nebo pevný nebo objemový objem (jednotky m 2 / m 3 nebo m −1 ).

Jedná se o fyzickou hodnotu, kterou lze použít k určení typu a vlastností materiálu (např. Půdy nebo sněhu ). Má zvláštní význam pro adsorpci , heterogenní katalýzu a reakce na površích .

Měření

Image
Keramické prsteny Raschig ...
Image
... a plastové Białecki kroužky se zvýšenou SSA

Hodnoty získané pro specifický povrch závisí na metodě měření. U metod založených na adsorpci velikost získané adsorpční molekuly (molekula sondy), exponované krystalografické roviny na povrchu a teplota měření ovlivňují získanou specifickou povrchovou plochu. Z tohoto důvodu bylo kromě nejčastěji používané adsorpční metody Brunauer – Emmett – Teller (N 2- BET) vyvinuto několik technik pro měření specifického povrchu částicových materiálů při okolních teplotách a v kontrolovatelných měřítcích, včetně methylenové modři (MB) barvení, adsorpce ethylenglykolmonoethyletheru (EGME), elektrokinetická analýza adsorpce komplexních iontů a metoda zadržování bílkovin (PR). Pro měření specifické povrchové plochy existuje řada mezinárodních standardů, včetně normy ISO 9277.

Výpočet

SSA lze jednoduše vypočítat z distribuce velikosti částic , což umožňuje určitý předpoklad o tvaru částice. Tato metoda však nezohledňuje povrch spojený s povrchovou strukturou částic.

Adsorpce

SSA lze měřit adsorpcí pomocí BET izotermy . To má výhodu v měření povrchu jemných struktur a hluboké textury na částicích. Výsledky se však mohou výrazně lišit v závislosti na adsorbované látce. Teorie BET má inherentní omezení, ale má tu výhodu, že je jednoduchá a poskytuje adekvátní relativní odpovědi, když jsou pevné látky chemicky podobné. V relativně vzácných případech, je-li to považováno za nutné, lze ke zlepšení konzistence výsledků použít složitější modely založené na termodynamických přístupech nebo dokonce kvantové chemii, ale za cenu mnohem složitějších výpočtů vyžadujících pokročilé znalosti a dobré porozumění operátor.

Propustnost plynu

Hlavní článek: Specifický povrch propustnosti vzduchu

To závisí na vztahu mezi specifickým povrchem a odolností porézní vrstvy prášku vůči proudění plynu. Metoda je jednoduchá a rychlá a poskytuje výsledek, který často dobře koreluje s chemickou reaktivitou prášku. Nelze však měřit většinu hluboké povrchové textury.

Vybrané materiály s vysokými povrchovými oblastmi
Typická povrchová plocha (m 2 / g) Materiál aplikace
7140 Metalicko-organický rámec absorpce plynu
900 Faujasit katalyzátor
500 - 3000 aktivní uhlí plyn a rozpuštěné látky
200 oxid hlinitý podpora katalyzátoru

Viz také

Reference

  1. ^ IUPAC , Kompendium chemické terminologie , 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) „ specifický povrch “. doi : 10,1351 / goldbook.S05806
  2. ^ http://www.owlnet.rice.edu/~ceng402/Hirasaki/CHAP3D.pdf
  3. ^ http://www.rsc.org/suppdata/lc/b8/b812301b/b812301b.pdf
  4. ^ a b Hanaor, DAH; Ghadiri, M .; Chrzanowski, W .; Gan, Y. (2014). „Scalable Surface Area Characterization by Electrokinetic Analysis of Complex Anion Adsorption“ (PDF) . Langmuir . 30 (50): 15143–15152. arXiv : 2106.03411 . doi : 10,1021 / la503581e . PMID  25495551 .
  5. ^ Cerato, A .; Lutenegger, A. (1. září 2002). „Stanovení povrchu jemnozrnných půd metodou ethylenglykolmonoethylether (EGME)“ . Geotechnický zkušební deník . 25 (3): 10035. doi : 10,1520 / GTJ11087J .
  6. ^ Paykov, O .; Hawley, H. (1. července 2013). „Metoda zadržování bílkovin pro stanovení specifické povrchové plochy v bobtnajících jílech“ . Geotechnický zkušební deník . ASTM . 36 (4): 20120197. doi : 10,1520 / GTJ20120197 .
  7. ^ "ISO 9277: 2010 (en) Stanovení měrného povrchu pevných látek adsorpcí plynu - metoda BET" .
  8. ^ Condon, James (2020). Stanovení povrchu a pórovitosti pomocí Physisorption, 2. vydání . Amsterdam, NL: Elsevier. kapitoly 3, 4 a 5. ISBN 978-0-12-818785-2.
  9. ^ „Vyvážení mechanické stability a ultravysoké pórovitosti v krystalických rámových materiálech“. doi : 10,1002 / anie.201808240 . Citovat deník vyžaduje |journal=( pomoc )
  10. ^ „Stanovení specifické povrchové plochy pro mikroporézní / mezoporézní materiály: Případ mezoporézních zeolitů FAU-Y“ (PDF) . doi : 10,1021 / acs.langmuir.8b02144 . hal-01938089 . Citovat deník vyžaduje |journal=( pomoc )
  11. ^ „Měření povrchu oxidu hlinitého“. doi : 10,1021 / ie50487a024 . Citovat deník vyžaduje |journal=( pomoc )


Ikona pahýl

Tento článek týkající se inženýrství je útržek . Wikipedii můžete pomoci rozšířením .