Teoría BET
En 1938, Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett y Edward Teller publicaron el primer artículo sobre la teoría BET en el Journal of the American Chemical Society.
[1] La teoría BET se aplica a los sistemas de adsorción multicapa y generalmente utiliza gases de prueba que no reaccionan químicamente con las superficies del material como adsorbatos para cuantificar el área superficial específica.
El nitrógeno es el adsorbato gaseoso más utilizado para el sondeo de superficies mediante métodos BET.
Por esta razón, el análisis BET estándar se realiza con mayor frecuencia a la temperatura de ebullición de N2 (77 K).
Estos han incluido argón, dióxido de carbono y agua.
donde c se conoce como la constante BET,
es la cantidad que si todo estuviera en una monocapa (que es teóricamente imposible para la adsorción física) cubriría la superficie con exactamente una capa de adsorbato.
es el calor de adsorción para la primera capa, y
es que para la segunda y las capas superiores y es igual al calor de licuefacción o calor de vaporización.
La ecuación (1) es una isoterma de adsorción y se puede trazar como una línea recta con
Esta gráfica se conoce como isoterma BET.
está en unidades de volumen que también son las unidades del volumen de monocapa del gas adsorbato,
el volumen molar del gas adsorbato, y
La masa de la muestra sólida o adsorbente.
Además, los autores hicieron cinco suposiciones:[3] Considere una cantidad dada de muestra sólida en una atmósfera controlada.
Para las adsorciones, se supone que estas constantes son similares en cualquier superficie.
Suponiendo una ley de Arrhenius para la desorción, las constantes relacionadas se pueden expresar como donde Ei es el calor de adsorción, igual a E 1 en la superficie de la muestra y a EL en caso contrario.
Se ha sugerido un procedimiento que se basa en dos criterios:[4] Estas correcciones son un intento de salvar la teoría BET que está restringida a la isoterma de tipo II.
Incluso esta restricción debe modificarse dependiendo de las condiciones.
Los problemas con la teoría BET son múltiples y los revisó Sing.
[5] Un problema grave es que no existe relación entre la BET y las mediciones calorimétricas en los experimentos.
Se basa en el equilibrio químico, que asume un enlace químico localizado (este enfoque ha sido abandonado por las teorías modernas)[6] en total contradicción con lo que se sabe sobre la adsorción física, que se basa en atracciones intermoleculares no locales.
Dos problemas extremos es que en ciertos casos BET conduce a anomalías y la constante C puede ser negativa, lo que implica una energía imaginaria.
Esta porosidad está relacionada con una serie de propiedades importantes del material, incluidas la resistencia y la permeabilidad, que a su vez afectan las propiedades del hormigón resultante.
La medición de la superficie específica mediante el método BET es útil para comparar diferentes cementos.
El carbón activado adsorbe fuertemente muchos gases y tiene una sección transversal de adsorción
La teoría BET se puede aplicar para estimar la superficie específica del carbón activado a partir de datos experimentales, lo que demuestra una gran superficie específica, incluso alrededor de 3000 m2/g.
[7] Sin embargo, esta superficie se sobreestima en gran medida debido a la mayor adsorción en microporos,[4] y se deben utilizar métodos más realistas para su estimación, como el método de sustracción del efecto de poro (SPE).
Los materiales inorgánicos como la sílice mesoporosa y los minerales arcillosos estratificados tienen áreas superficiales elevadas de varios cientos de m2/g calculadas por el método BET, lo que indica la posibilidad de aplicación para materiales catalíticos eficientes.
La norma ISO 9277 para calcular la superficie específica de los sólidos se basa en el método BET.
