Microtrac es una empresa líder que desarrolla, fabrica y vende diversos analizadores para la determinación de las cantidades de adsorción de gases y vapores, así como la superficie BET y la distribución del tamaño de los poros. Los instrumentos de medición utilizan la tecnología de adsorción de gases para analizar materiales en polvo, tanto porosos como no porosos. Los productos de Microtrac se utilizan en todo el mundo en investigación y desarrollo (I+D), control de calidad (CC) y garantía de calidad (GC).
El estudio de la adsorción cuenta con una larga historia. El primer documento sobre adsorción se considera el estudio del comportamiento de la adsorción del carbón vegetal realizado por Fontana en 1777. En 1814, N.T. Saussure llevó a cabo numerosos experimentos de adsorción en carbón vegetal. Hoy en día, su instrumento de adsorción se exhibe en el Museo Histórico Nacional de Inglaterra. La tecnología actual de adsorción se emplea extensamente en procesos industriales (p. ej., separación de gases y vapores) y para la caracterización de materiales finos.
En la siguiente figura se muestra un ejemplo de adsorción, donde puede verse la diferencia entre quimisorción y fisisorción. Por lo general, si la interacción entre el adsorbato y el adsorbente es intensa (p. ej., enlaces de hidrógeno o adsorción ácido-base), lo que impide la desorción del adsorbato por vacío a la temperatura de adsorción dada o a la temperatura ambiente, se denomina quimisorción. Por otro lado, la fisisorción es una interacción débil, debida principalmente a las fuerzas de Van der Waals. El adsorbato se puede desorber fácilmente por vacío. Recientemente, en lugar de utilizar los términos «fisisorción» y «quimisorción», se han empezado a utilizar los términos adsorción «reversible» e «irreversible».
Estado de adsorción
La adsorción de gas es una técnica analítica fundamental para evaluar las características de la superficie y la estructura interna de los materiales sólidos. Empelada en catalizadores y sectores como el farmacéutico, el almacenamiento de energía y la ingeniería medioambiental, la adsorción de gas revela datos cruciales sobre el área superficial, la distribución del tamaño de los poros y la porosidad , que son factores clave en el rendimiento y la funcionalidad.
Microtrac dispone de avanzados equipos de adsorción y analizadores de adsorción de gas, diseñados para proporcionar mediciones precisas y reproducibles que cumplen las normas internacionales ISO 9277 e ISO 15901-2. Nuestros instrumentos se utilizan tanto en aplicaciones de I+D como de control de calidad, lo que permite a los usuarios comprender mejor los materiales y optimizarlos.
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La adsorción de gas implica la adherencia de moléculas de gas a la superficie de un sólido. Esta interacción física, conocida como fisisorción, constituye la base para caracterizar materiales con estructuras porosas o con una gran área superficial. Al estudiar la cantidad de gas adsorbido a diferentes presiones, los ingenieros e investigadores pueden obtener:
Estas métricas son esenciales en múltiples aplicaciones:
La forma más habitual de medir la adsorción de gas es la fisisorción volumétrica (manométrica). Este método consiste en dosificar un volumen conocido de gas adsorbible (normalmente nitrógeno o argón) en una celda de muestra vacía y controlar los cambios de presión a medida que el gas se adsorbe en la superficie de la muestra. La isoterma de adsorción— resultante y el volumen de gas adsorbido frente a la presión relativa (P/P0)— es la base de los modelos analíticos.
Pasos principales:
Los instrumentos de Microtrac permiten realizar estos pasos de forma completamente automática, con estaciones de desgasificación integradas y sistemas de dosificación de precisión.
Teoría BET (ISO 9277)
El método Brunauer-Emmett-Teller (BET) es la técnica de referencia para calcular el área superficial específica. Da por sentado la adsorción multicapa y se aplica a la región lineal de la isoterma (normalmente P/P0 = 0,05–0,30; excepto la isoterma de tipo I). El área superficial BET se calcula a partir de la capacidad de la monocapa utilizando:
Los sistemas de Microtrac admiten tanto el análisis BET de punto único como el multipunto según las normas ISO 9277 y ASTM D6556.
Método BJH (ISO 15901-2)
El método de Barrett-Joyner-Halenda (BJH) se utiliza para determinar la distribución del tamaño de los mesoporos con el análisis de la rama de desorción de la isoterma. El BJH aplica la ecuación de Kelvin para correlacionar los cambios de presión con los diámetros de los poros, asumiendo una geometría de poro cilíndrica.
Ideal para:
DFT, NLDFT y QSDFT
La teoría del funcional de la densidad (DFT por sus siglas en inglés), la DFT no local (NLDFT) y la DFT de sólidos templados (QSDFT) son métodos avanzados que modelan la adsorción de gas en materiales porosos, basándose en la mecánica estadística. A diferencia de la BJH, que se basa en ciertas suposiciones sobre la geometría de los poros y tiene limitaciones para analizar microporos, los métodos basados en la DFT representan con precisión diversas formas y tamaños de poros, lo que los hace ideales para caracterizar materiales microporosos como el carbón activado y las estructuras metalorgánicas (MOF).
Elección de gases adsorbidos
La selección del gas afecta a la sensibilidad y la accesibilidad de los poros:
La serie BELSORP de Microtrac admite todos estos gases, lo que posibilita un análisis flexible y preciso en diversos materiales.
La gama de analizadores de adsorción de gas de Microtrac está diseñada para ofrecer la máxima fiabilidad, el cumplimiento normativo y su facilidad de uso. Sus prestaciones principales incluyen:
Instrumentos como el BELSORP MAX X permiten realizar la medición simultánea de múltiples muestras, lo que reduce el tiempo de análisis sin sacrificar la precisión.
El software BELMaster ofrece:
Nuestros analizadores funcionan con un rango de presión amplio, desde el alto vacío (10-6 Torr) hasta la presión ambiente o incluso elevada, lo que garantiza unas mediciones precisas en microporos, mesoporos y macroporos.
Los instrumentos de Microtrac son compatibles con los protocolos de validación (IQ/OQ), los estándares de calibración y la trazabilidad de datos que se requieren en entornos regulados como los laboratorios farmacéuticos y medioambientales. La amplia gama de productos de Microtrac se puede utilizar de conformidad con el código CFR, título 21, parte 11 de la FDA.
La constante prioridad en I+D de Microtrac garantiza que nuestros equipos de adsorción satisfagan las necesidades cambiantes:
Además, nuestro equipo de soporte global y nuestros expertos técnicos están disponibles para ayudar en el desarrollo de métodos, en la implementación de estándares y la interpretación de datos complejos.
La adsorción de gas no es solo una técnica de laboratorio, es la puerta de entrada para comprender el comportamiento de los materiales en aplicaciones reales. Los datos precisos del área superficial y la porosidad permiten obtener información sobre:
Los analizadores de adsorción de gas de Microtrac permiten a los usuarios obtener esta información de forma rápida, fiable y en total cumplimiento con las normas internacionales. Contamos con el equipo de adsorción perfecto para alcanzar sus objetivos, tanto si está realizando ensayos con catalizadores, refinando polvos farmacéuticos o desarrollando adsorbentes de nueva generación.
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La adsorción de gas se utiliza para determinar el área superficial, la distribución del tamaño de los poros y las interacciones entre gas y sólido. Es esencial en los catalizadores y en sectores como el energético y el farmacéutico.
La fisisorción es reversible y supone que las fuerzas de Van der Waals sean débiles, mientras que la quimisorción implica enlaces químicos más fuertes y, a menudo, es irreversible. Ambas se estudian con métodos de adsorción de gas.
Los analizadores de adsorción de gas miden la cantidad de gas adsorbido en un material sólido a diferentes presiones. Estos datos se utilizan para calcular el área superficial y la porosidad con modelos como BET o BJH.
El nitrógeno es el gas más común debido a su inercia y consistencia. Se pueden utilizar otros gases como argón, CO2 o criptón en materiales y aplicaciones específicos.
