P14 - Adsorción
1. Resumen
La presente práctica se realizó con el objetivo de hacer un estudio de la adsorción de un soluto sobre la superficie de un sólido poroso.
2. Introducción
Los procesos en superficies sólidas condicionan la viabilidad de una industria en la forma constructiva, como en la catálisis, o destructiva, como en la corrosión. Las reacciones químicas en superficies sólidas difieren marcadamente de las reacciones en una sola fase, pues pueden proporcionar rutas de reacción con energía de activación mucho más baja, y por lo tanto dan lugar a catálisis. El concepto de superficie sólida se ha ampliado en estos últimos años con la disponibilidad de materiales microporosos usados como catalizadores. [1]
Dentro del contexto mencionado, la interacción de las superficies con otras fases (cómo líquida o gaseosa) cumple un papel central en la eficiencia de las reacciones, por lo que es imprescindible conocer la magnitud de dicha interacción, y la adsorción es un factor determinante.
La adsorción puede definirse como la tendencia de un componente del sistema a concentrarse en la interfase (superficie entre fases), donde la composición interfacial es diferente a las composiciones correspondientes al interior de las fases. [3]
La adsorción encuentra numerosas apĺicaciones tanto en los laboratorios de investigación como en la industria. Algunas de las aplicaciones de la adsorción desde las soluciones incluyen la clarificación de licores de azúcar por el negro de humo, la remoción de la materia colorante de diversas soluciones, y la recuperación de los tintes desde las soluciones diluidas en numerosos solventes, entre muchas otras. [2]
Dentro del contexto mencionado, la interacción de las superficies con otras fases (cómo líquida o gaseosa) cumple un papel central en la eficiencia de las reacciones, por lo que es imprescindible conocer la magnitud de dicha interacción, y la adsorción es un factor determinante.
La adsorción puede definirse como la tendencia de un componente del sistema a concentrarse en la interfase (superficie entre fases), donde la composición interfacial es diferente a las composiciones correspondientes al interior de las fases. [3]
La adsorción encuentra numerosas apĺicaciones tanto en los laboratorios de investigación como en la industria. Algunas de las aplicaciones de la adsorción desde las soluciones incluyen la clarificación de licores de azúcar por el negro de humo, la remoción de la materia colorante de diversas soluciones, y la recuperación de los tintes desde las soluciones diluidas en numerosos solventes, entre muchas otras. [2]
3. Principios Teóricos
3.1. Adsorción
La adsorción es un fenómeno de superficie, por el cual el material adsorbido (adsorbato) se adhiere a la superficie de un sólido (adsorbente), debido a la existencia de fuerzas superficiales no compensadas, ya que las moléculas superficiales del sólido están retenidas por un lado al resto del mismo, originándose una energía superficial que permita la adhesión de moléculas del adsorbato. Los tipos de adsorción son adsorción física y adsorción química o quimisorción.
3.2. Tipos de Adsorción
Las moléculas pueden enlazarse de dos formas a una superficie:- Adsorción física o fisisorción
- Adsorción química o quimisorción
3.3. Mecanismo de Adsorción
La adsorcipon realizada en esta práctica, presenta las mismas características que la de gases:
- Selectividad.- Se presenta adsorción del soluto o del solvente pero raras veces de ambos. Unas sustancias son mejor adsorbidas que otras, la mayoría de las sustancias adsorbe preferentemente a iones de carga opuesta a la suya, y débilmente a los no electrólitos; las magnitudes de adsorción de electrolitos depende de la concentración y pH de la solución. El carbón vegetal es el único material común que presenta un comportamiento prácticamente independiente de la carga eléctrica del material adsorbido, generalmente éste adsorbe mejor a los no electrolitos.
- Variación inversa con la temperatura.
- Variación directa con la complejidad de la molécula del adsorbato.
3.4. Isotermas de Adsorción
Se denomina isoterma de adsorción a la gráfica que muestra la variación de la cantidad de sustancia adsorbida por gramo de adsorbente respecto a la concentración o presión de equilibrio del adsorbato a una temperatura dada. [1]En la adsorción de gases por sólidos se han encontrado cinco tipos de
isotermas. Para la adsorción desde soluciones se encuentra que
generalmente la cantidad adsorbida aumenta con la concentración de la
sustancia disuelta hasta un valor definido de saturación. Para este tipo de
isotermas se han formulado diversas ecuaciones entre las que destacan:
4. Detalles Experimentales
4.1. Materiales
4.2. Reactivos
4.3. Procedimientos
5. Resultados
6. Ejemplo de Cálculos
7. Discusión de Resultados
8. Conclusiones
9. Recomendaciones
10. Referencias
- Atkins, P., & De Paula, J. (2008). Química Física (8.a ed.). Buenos Aires: Médica Panamericana. p. [Google Books]
- Prutton, C., & Maron, S. (2001). Fundamentos de Fisicoquímica (1.a ed.). México D.F.: Editorial Limusa. p 822-834
- Universidad Autónoma de México - Facultad de Química (2017/11/11) Unidad 3. Fenómenos de superficie. Adsorción. Méxido D.F. Administración de Materiales y Documentos AMYD. Recuperado de: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Unidad3Adsorcion_19664.pdf
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