Superfície específica (ou área de superfície específica) é uma propriedade dimensional dos sólidos, definida como a área superficial total de um material por unidade de massa^[1] (com unidades de m²/kg ou m²/g), ou área superficial total por unidade de volume sólido ou agregado^[2][3] (unidades de m²/m³ ou m⁻¹). É um valor físico que pode ser usado para determinar o tipo e as propriedades de um material (por exemplo, solo ou neve). Tem uma importância particular para estimar fenómenos de adsorção, catálise heterogénea e reações de superfície.

A superfície interna de sólidos porosos ou granulares é uma variável dimensional que é usada em várias disciplinas científicas e técnicas. Inclui a totalidade de todas as superfícies nele contidas, incluindo aquelas entre os grãos e dentro dos poros. A medição real da área de superfície interna de uma determinada massa ou volume é a correspondente área de superfície específica.^[4]

Em contraste, a superfície externa é a superfície diretamente visível do lado de fora, ou seja, aquela que seria obtida quando o sistema de material fosse recoberto a partir do exterior.

Os valores obtidos para a área de superfície específica de um material dependem do método de medição. Em métodos baseados na determinação da adsorção, o tamanho da molécula de adsorvato (a molécula sonda), os planos cristalográficos expostos na superfície e a temperatura de medição afetam a área de superfície específica obtida.^[5] Por esta razão, para além do método mais frequentemente usado, o método de adsorção Brunauer–Emmett–Teller (N₂-BET), foram desenvolvidas várias técnicas para medir a área de superfície específica de materiais particulados à temperatura ambiente e em escalas controláveis. Entre essas técnicas inclui-se a coloração com azul de metileno (MB), a adsorção do éter monoetílico de etilenoglicol (EGME),^[6] a análise eletrocinética da adsorção de iões complexos^[5] e um método de retenção de proteina (PR).^[7] Existem vários padrões internacionais para a medição da área de superfície específica de materiais, incluindo o padrão ISO 9277.^[8]

A superfície específica pode ser estimada através da medição da adsorção com recurso à teoria de adsorção multimolecular (o método de BET) por determinação da isotérmica BET. Esta metodologia tem a vantagem de medir a superfície específica de estruturas finas e de considerar o efeito da textura profunda nas partículas. No entanto, os resultados podem diferir acentuadamente dependendo da substância adsorvida. A teoria BET tem limitações inerentes, mas tem a vantagem de ser simples e fornecer respostas relativas adequadas quando os sólidos são quimicamente semelhantes. Em casos relativamente raros, modelos mais complicados baseados em abordagens termodinâmicas, ou mesmo química quântica, podem ser aplicados para melhorar a consistência dos resultados, mas ao custo de cálculos muito mais complexos que exigem conhecimento avançado e um bom entendimento das questões físico-químicas, e especialmente termodinâmicas, que estão subjacentes à metodologia.^[9]

Ver artigo principal: Superfície específica de permeabilidade ao ar

A superfície específica de permeabilidade ao ar que determinada substância oferece depende da relação entre a área de superfície específica e a resistência ao fluxo de ar através de um leito poroso de material em pó. O método é simples e rápido e produz resultados que geralmente apresentam uma boa correlação com a reatividade química de um pó. No entanto, este parâmetro fornece poucas indicações sobre grande parte da textura da superfície profunda do material.

A área de superfície específica pode ser simplesmente calculada a partir de uma distribuição de tamanhos de partícula, fazendo algumas suposições sobre a forma da partícula. Este método, no entanto, não leva em conta a superfície associada à textura superficial das partículas.

A superfície específica ${\displaystyle S}$ (de superfície) é determinado com uma medição de superfície, podendo ser expressa em função da massa ou do volume. As seguintes equações estabelecem as relações básicas em cada um dos casos:

Em função da massa

A superfície específica é calculada em função da massa pela seguinte expressão:

${\displaystyle S_{m}={\frac {A}{m}}}$

onde ${\displaystyle A}$ é a área da superfície interna e externa total (em m²); ${\displaystyle m}$ é a massa (em kg de material); e ${\displaystyle S_{m}}$ é a superfície específica (unidade ${\displaystyle \mathrm {\frac {m^{2}}{kg}} }$).

Em função do volume

A superfície específica é calculada em função do volume pela seguinte expressão:

${\displaystyle S_{V}={\frac {A}{V}}}$

onde ${\displaystyle A}$ é a área da superfície interna e externa total (em m²); ${\displaystyle V}$ é o volume (em m³ de material); e ${\displaystyle S_{V}}$ é a superfície específica (unidade ${\displaystyle \mathrm {\frac {m^{2}}{m^{3}}} =\mathrm {\frac {1}{m}} }$).

A esfera é o sólido que tem a menor área de superfície específica (para um determinado volume):

${\displaystyle S_{V_{e}}=6/d}$

onde ${\displaystyle d}$ é o diâmetro da esfera.

• Razão superfície-volume