مساحة سطح محددة
المساحة السطحية النوعية ( SSA ) هي خاصية للمواد الصلبة يتم تعريفها على أنها المساحة السطحية الكلية (SA) لمادة لكل وحدة كتلة ، [1] (بوحدات م 2 / كجم أو م 2 / جم). بدلاً من ذلك، يمكن تعريفها على أنها مساحة سطحية لكل مادة صلبة أو حجم عام [2] [3] (وحدات م 2 / م 3 أو م −1 ).
إنها قيمة فيزيائية يمكن استخدامها لتحديد نوع وخصائص مادة ما (مثل التربة أو الثلج ). ولها أهمية خاصة في الامتصاص والتحفيز غير المتجانس والتفاعلات على الأسطح .
قياس
تعتمد القيم التي تم الحصول عليها لمساحة سطح محددة على طريقة القياس. في الطرق القائمة على الامتزاز، يؤثر حجم جزيء الممتص (جزيء المجس) والمستويات البلورية المكشوفة عند السطح ودرجة حرارة القياس على مساحة السطح المحددة التي تم الحصول عليها. [4] لهذا السبب، بالإضافة إلى طريقة الامتزاز Brunauer-Emmett-Teller (N 2 -BET) الأكثر استخدامًا، تم تطوير العديد من التقنيات لقياس مساحة السطح المحددة للمواد الجسيمية في درجات حرارة الغرفة وعلى مقاييس يمكن التحكم فيها، بما في ذلك تلطيخ الميثيلين الأزرق (MB)، وامتصاص إيثيلين جليكول أحادي إيثيل الإيثر (EGME)، [5] والتحليل الكهروحركي لامتصاص الأيونات المعقدة [4] وطريقة الاحتفاظ بالبروتين (PR). [6] يوجد عدد من المعايير الدولية لقياس مساحة السطح المحددة، بما في ذلك معيار ISO 9277. [7]
حساب
يمكن حساب SSA ببساطة من توزيع حجم الجسيمات ، مما يجعل بعض الافتراضات حول شكل الجسيمات. ومع ذلك، تفشل هذه الطريقة في حساب السطح المرتبط بنسيج سطح الجسيمات.
الامتزاز
يمكن قياس SSA عن طريق الامتزاز باستخدام متساوي الحرارة BET . هذا له ميزة قياس سطح الهياكل الدقيقة والملمس العميق على الجسيمات. ومع ذلك، يمكن أن تختلف النتائج بشكل ملحوظ اعتمادًا على المادة الممتصة. نظرية BET لها قيود متأصلة ولكنها تتميز بأنها بسيطة وتقدم إجابات نسبية كافية عندما تكون المواد الصلبة متشابهة كيميائيًا. في حالات نادرة نسبيًا، يمكن تطبيق نماذج أكثر تعقيدًا تعتمد على الأساليب الديناميكية الحرارية، أو حتى الكيمياء الكمومية، لتحسين اتساق النتائج، ولكن على حساب حسابات أكثر تعقيدًا تتطلب معرفة متقدمة وفهمًا جيدًا من المشغل. [8]
نفاذية الغاز
يعتمد هذا على العلاقة بين المساحة السطحية المحددة ومقاومة تدفق الغاز لطبقة مسامية من المسحوق. الطريقة بسيطة وسريعة، وتؤدي إلى نتيجة تتوافق غالبًا بشكل جيد مع التفاعل الكيميائي للمسحوق. ومع ذلك، فإنها تفشل في قياس الكثير من نسيج السطح العميق.
| المساحة السطحية النموذجية (م 2 /جم) | مادة | طلب |
|---|---|---|
| 7140 | إطار معدني عضوي [9] | امتصاص الغاز |
| 900 | فوجاسيت [10] | محفز |
| 500–3000 | الكربون المنشط | امتصاص الغازات والمواد المذابة |
| 200 | الألومينا [11] | دعم المحفز |
انظر أيضا
مراجع
- ^ IUPAC ، Compendium of Chemical Terminology ، الطبعة الثانية ("الكتاب الذهبي") (1997). النسخة المصححة على الإنترنت: (2006–) "المساحة السطحية المحددة". doi :10.1351/goldbook.S05806
- ^ http://www.owlnet.rice.edu/~ceng402/Hirasaki/CHAP3D.pdf [ عنوان URL العاري PDF ]
- ^ http://www.rsc.org/suppdata/lc/b8/b812301b/b812301b.pdf [ عنوان URL العاري PDF ]
- ^ ab Hanaor, DAH; Ghadiri, M.; Chrzanowski, W.; Gan, Y. (2014). "توصيف مساحة السطح القابلة للتطوير من خلال التحليل الكهروحركي لامتصاص الأنيون المعقد" (PDF) . Langmuir . 30 (50): 15143–15152. arXiv : 2106.03411 . doi :10.1021/la503581e. PMID 25495551. S2CID 4697498.
- ^ Cerato, A.; Lutenegger, A. (1 September 2002). "تحديد مساحة سطح التربة ذات الحبيبات الدقيقة بطريقة إيثيلين جليكول أحادي إيثيل الأثير (EGME)". مجلة الاختبارات الجيوتقنية . 25 (3): 10035. doi :10.1520/GTJ11087J.
- ^ Paykov, O.; Hawley, H. (1 يوليو 2013). "طريقة الاحتفاظ بالبروتين لتحديد مساحة السطح المحددة في الطين المتورم". مجلة الاختبارات الجيوتقنية . 36 (4). ASTM : 20120197. doi : 10.1520/GTJ20120197.
- ^ "ISO 9277:2010(en) تحديد المساحة السطحية النوعية للمواد الصلبة عن طريق امتصاص الغاز - طريقة BET".
- ^ كوندون، جيمس (2020). تحديد مساحة السطح والمسامية بواسطة الامتصاص الفيزيائي، الطبعة الثانية . أمستردام، هولندا: إلسفير. ص. الفصول 3 و4 و5. رقم ISBN 978-0-12-818785-2.
- ^ هونيكي ، إيناس م. سينكوفسكا، إيرينا؛ بون، فولوديمير؛ بابورين، ايجور A .؛ بونيش، نادين؛ راشكي، سيلفيا؛ إيفانز، جاك د.؛ كاسكل ، ستيفان (2018). “موازنة الاستقرار الميكانيكي والمسامية الفائقة في المواد الإطارية البلورية”. Angewandte Chemie الطبعة الدولية . 57 (42): 13780-13783. دوى :10.1002/anie.201808240. بميد 30160076. S2CID 52119126.
- ^ جالارنو، آن؛ ميلهورن، ديرك؛ جينو، فلافيان؛ كوسن، بينوا؛ فيلموت، فرانسوا؛ مينوكس، دلفين؛ أكينو، سيندي؛ داث، جان بيير (2018). "تحديد مساحة السطح المحددة للمواد المسامية/المسامية المتوسطة: حالة الزيوليتات المسامية المتوسطة FAU-Y" (PDF) . لانجموير . 34 (47): 14134–14142. doi :10.1021/acs.langmuir.8b02144. PMID 30379547. S2CID 53197261. hal-01938089.
- ^ راسل، ألين س.؛ كوشران، سي. نورمان (1950). "قياسات مساحة سطح الألومينا". الكيمياء الصناعية والهندسية . 42 (7): 1332-1335. doi :10.1021/ie50487a024.
