Метод БЭТ

Метод БЭТ (англ. BET method) — метод математического описания физической адсорбции, основанный на теории полимолекулярной (многослойной) адсорбции.

Описание

БЭТ модель многослойной адсорбции, то есть случайного покрытия поверхности одной, двумя, тремя и т. д. адсорбируемыми молекулами.

Примеры изотерм БЭТ для разных значений параметра взаимодействия c.

Вид линейного отображения изотермы адсорбции БЭТ

Метод предложен Брунауэром, Эмметом и Теллером. В нём используются следующие допущения: поверхность адсорбента однородна; взаимодействие адсорбент–адсорбат сильнее, чем адсорбат—адсорбат; взаимодействие адсорбированных молекул учитывается только в направлении, перпендикулярном поверхности, и рассматривается как конденсация.

Линейная форма изотермы адсорбции (уравнения БЭТ) имеет вид:

[math]\displaystyle{ \frac{{p}/{p_0}}{a \left [ \left (1- {p}/{p_0} \right ) \right ]} = \frac{C-1}{a_\mathrm{m} C} \left ( \frac{p}{p_0} \right ) + \frac{1}{a_m C}, }[/math]

где [math]\displaystyle{ p/p_0 }[/math] — отношение давления в системе к давлению конденсации, [math]\displaystyle{ a }[/math] — величина адсорбции, [math]\displaystyle{ a_m }[/math] — объем монослоя на поверхности адсорбента, C — отношение констант адсорбционного равновесия в первом слое и константы конденсации.

Основной практической целью применения метода БЭТ является нахождение площади поверхности пористого твердого тела. Для этого получают экспериментальную зависимость адсорбции [math]\displaystyle{ a }[/math] от давления [math]\displaystyle{ p/p_0 }[/math] при постоянной температуре (изотерма адсорбции), после чего по уравнению БЭТ вычисляют величину [math]\displaystyle{ a_m }[/math] и, затем, число молекул в монослое. Зная площадку, занимаемую одной молекулой, можно рассчитать суммарную площадь поверхности адсорбента любой формы и пористости. Принято считать, что метод БЭТ можно использовать для определения площади поверхности с точностью 5—10% в интервале значений относительного давления ([math]\displaystyle{ p/p_0 }[/math]) 0,05—0,35. Для более детального анализа пористой структуры твёрдого тела (вычисление доли пор различного диаметра в общей пористой структуре) по изотермам адсорбции используют дополнительные расчётные модели (например, метод BJH).

Литература

• Брунауэр С. Адсорбция газов и паров. Т. 1. — М.: ИЛ, 1948. — 783 с.
• Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. — Новосибирск: Наука, 1999. — 470 с.
• Полторак О.М. Термодинамика в физической химии. — М.: Высшая школа, 1991. — 319 с.

Ссылки

При написании этой статьи использовался материал из распространяющейся по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported статьи:
Смирнов Андрей Валентинович, Толкачев Николай Николаевич. метод БЭТ // Словарь нанотехнологических терминов.