Suprafata specifica

Suprafata specifica, volumul porilor si forma si distributia porilor sunt pentru aplicatiile catalitice a unui compus parametrii esentiali.

In principiu determinarea suprafetei totale a unui solid prin adsorbtie fizica de gaze sau vapori consta in determinarea numarului de molecule de gaz necesare pentru formarea unui monostrat pe suprafata solidului. Daca se cunoaste aria ocupata de o molecula de gaz, se poate calcula suprafata specifica cu ajutorul numarului de molecule adsorbite.

Metoda BET

In principiu orice gaz condensabil poate fi utilizat pentru determinarea suprafetei specifice prin metoda BET, insa pentru a obtine valori cat mai precise gazele trebuie sa aiba molecule mici si pe cat posibil sa fie de forma sferica. Cel mai frecvent se utilizeaza azotul, iar in unele cazuri Kr, Ar sau CO₂.

O corectie adusa modelului Langmuir consta in considerarea realizarii adsorbtiei in multistrat si nu in monostrat. In acest caz, la p/p₀ = 1, numarul de straturi adsorbite este foarte mare, intrucat la p = p₀, incepe condensarea capilara a adsorbatului pe suprafata solidului. Pentru solidele neporoase, in apropierea valorii p/p₀ = 1, numarul straturilor adsorbite devine infinit si aceasta ipoteza sta la baza deducerii unei ecuatii de izoterma, denumita ecuatia BET (Brunauer, Emmett, Teller).

In timpul ciclului de adsorbtie, moleculele de adsorbit acopera suprafata pe masura ce presiunea partiala a adsorbitului creste. S-a demonstrat ca stratul monomolecular adsorbit se realizeaza la valori ale presiunii relative, cuprinse intre 0.05-0.35. Din determinari de adsorbtie efectuate in acest domeniu al presiunilor relative putem calcula volumul de gaz corespunzator pentru realizarea stratului monomolecular adsorbit pe suprafata (V_m).

Ecuatia BET are urmatoarea formula:

P - presiunea de echilibru a adsorbtiei

P₀ - presiunea de saturatie a adsorbtiei

V_a – volumul de gaz adsorbit la presiunea de echilibru

V_m - volumul de gaz pentru realizarea monostratului

P/P₀ - presiunea relativa

C - constanta de adsorbtie dependenta de caldura de adsorbtie

Daca reprezentam p/V_a(p₀-p) functie de p/p₀ obtinem o dreapta a carei panta este “m” iar ordonata la origine are valoarea “b”. Teoria BET nu considera condensarea capilara si din acest motiv variatia raportului p/V_a(p₀-p) functie de p/p₀ este liniara numai pentru substante avand pori cu raze suficient de mari. Structura poroasa a solidului este reflectata de tipul izotermei experimentale de adsorbtie. Ecuatia BET sta la baza tehnicilor curente pentru masurarea suprafetei specifice a solidelor.

Biliografie

Introducere

1. J.F.McAleer, P.T.Moseley, J.O.W.Norris si D.E.Williams, J.Chem.Soc., Faraday Trans.I, 83 (1987)1323.
2. M.J.Madou si S.R.Morrison, “Chemical Sensing with Solid State Devices', Academic Press, Boston, 1989.
3. Caldararu, D.Sprinceana,V.T.Popa si N.I.Ionescu, Sensors and Actuators , B30 (1996) 35
4. A.C.Muller, P.A.Engelhard, si J.E.Weisang, J. Catal.,  56 ( 65 ) 1979.
5. H.Knozinger and P.Ratnasamy, Catal. Rev.Sci.Engn., 17(1978)31
6. M.Gautier et al, J.Amer.Ceram.Soc., 77 (1994) 323