介紹
材料的表面是固體(tǐ)與其環境:液體(tǐ)、氣體(tǐ)或者是另外(wài)一(yī)個固體(tǐ)的分(fēn)界線。因此,我(wǒ)(wǒ)們可以推斷出表面的大(dà)小(xiǎo),或表面面積是固體(tǐ)特性的一(yī)個重要的因數。例如,表面面積影響藥品的溶解速度、工(gōng)業觸媒的活性、水泥的水化速度、空氣和水的淨化劑的吸附能力,以及大(dà)多數粉末和多孔材料的加工(gōng)等。每當固體(tǐ)物(wù)質被分(fēn)割成較小(xiǎo)的顆粒時,新的表面就形成了,從而表面面積增加了。與此相似,當顆粒内部(由于溶解、分(fēn)解或其它一(yī)些物(wù)理或化學方法)形成了孔洞,其表面面積也增加了。例如:僅僅1克活性碳的表面面積就可能達到2000 平方米之多!
氣體(tǐ)吸附
真正的表面面積,包括表面的不規則和孔洞的内部,不能從顆粒大(dà)小(xiǎo)的信息中(zhōng)計算而來,而卻是在原子的級别上通過吸附某種不活動的或惰性的氣體(tǐ)來确定。吸附的量,讓我(wǒ)(wǒ)們稱它爲X,不僅僅是一(yī)個暴露表面的總量的函數,還是(i) 溫度,(ii) 氣體(tǐ)壓力,以及(iii) 氣體(tǐ)和固體(tǐ)之間發生(shēng)反應的強度的函數。因爲多數氣體(tǐ)和固體(tǐ)之間相互作用微弱,必須要使表面得到充分(fēn)的冷卻以使其發生(shēng)相當的吸附----足以覆蓋整個表面。随着氣體(tǐ)壓力的提高,表面吸附得會更多(以一(yī)種非線型方式)。但是,當氣體(tǐ)以一(yī)個原子厚度全部覆蓋表面後(讓我(wǒ)(wǒ)們将該理論上的單分(fēn)子層的氣體(tǐ)的量稱爲Xm),對冷氣體(tǐ)的吸附并沒有停止!随着相對壓力的提高,超量的氣體(tǐ)被吸附從而構成“多分(fēn)子層”。所以,氣體(tǐ)吸附,作爲一(yī)個壓力函數, 不僅僅是遵循一(yī)個簡單的關系,因而,我(wǒ)(wǒ)們必須使用一(yī)個适當的數學模型來計算表面面積。我(wǒ)(wǒ)們使用BET 方程式:
在公式中(zhōng),P/P0 是氣體(tǐ)的相對壓力,C 是與氣體(tǐ)和固體(tǐ)相互作用的強度有關的一(yī)個常數。能記住這個方程式當然好,但記住并不是必要的……當你需要時,就回到這裏來查閱就行了。重要的是:X 和 P/Po 是表面面積分(fēn)析設備測定的數據,而Xm 與表面面積有直接關系。所有剩下(xià)的工(gōng)作就是将這個氣體(tǐ)的理論量Xm(我(wǒ)(wǒ)們喜歡稱它爲統計量)轉換爲一(yī)個面積。