Adsorción De Ácido Oxálico Sobre Carbón Vegetal A Partir De Soluciones Acuosas

Experiencia Nº 3
“Adsorción de ácido oxálico sobre carbón vegetal a partir de soluciones acuosas”















Introducción

La cantidad de una especie adsorbida por gramo de sólido depende de varios factores:

* Características del sólido (superficie específica, porosidad, afinidad con el soluto, etc.)
* Concentración de equilibrio desoluto (o de la presión en el caso de adsorción en el gas)
* Temperatura
* Tipo de moléculas implicadas

A partir de mediciones isotérmicas (a temperatura constante), se puede obtener una grafica que relaciones los moles de soluto adsorbido por gramo de sólido (N), con la concentración de soluto en equilibrio (Ce). La curva obtenida es una “Isoterma de Adsorción”.

Se han propuestos númerosmodelos que intentan reproducir algebraicamente los resultados experimentales. Entre tales modelos se tiene la Isoterma de Freundlich:

N=kCen (1)

donde N representa los moles adsorbidos por gramo de sólido; k y n son constantes y Ce es la concentración de soluto en equilibro. Otra de las Isotermas utilizadas es la de Langmuir:

θ=KCe1+KCe (2)

donde θ es la fracción de la superficie delsólido cubierta por las moléculas adsorbidas, K es una constante (de equilibrio) a temperatura constante.

θ=NNm, donde N es el número de moles adsorbidos por gramo de sólido para un soluto de concentración Ce y Nm es el número de moles de soluto por gramo de sólido capaz de formar una monocapa. Sustituyendo y ordenando, se obtiene:

1N=1Nm+1kNmCe (3)

Si la Isoterma de Langmuir describeadecuadamente la adsorción, el gráfico 1/N en función de 1/Ce, será una pendiente 1/kNm e intercepto 1/Nm.

Si se conoce el área σ, en unidades (Aº)2, ocupada por una molécula adsorbida sobre la superficie del sólido, se puede calcular el área específica A, en m2/g, de la siguiente forma:

A=NmNoσ10-20 (4)

donde No es el número de Avogadro.

Objetivos

Determinar la Isoterma de Adsorcióndel ácido oxálico sobre carbón vegetal.

Materiales

* Matraces aforados de 500 mL
* Buretas de 50 mL
* Pipeta de 10 mL
* Soporte
* Vasos de 50 mL
* Carbón vegetal
* Ácido Oxálico
* Permanganato de Potasio
* Ácido Sulfúrico 2M
* Papel filtro de poro fino

Método Experimental

Se preparan soluciones de ácido oxálico 0,125 M y KMnO4 0,01 M.

En cadamatraz se agrega carbón vegetal y ácido oxálico [ver tabla 1]. Se agita por 30 minutos, hasta obtener el equilibrio para luego filtrar 10 mL en cada serie.

Posterior, se agregan 2 mL de ácido sulfúrico 2 M para verificar la reacción, posteriormente son calentadas a una temperatura de 60 ºC y finalmente, se titulan con permanganato de potasio hasta completar la reacción.

Tabla 1: Datosgenerales
matraz | agua (mL) | ácido oxálico (mL) | carbón vegetal (g) |
1 | 0 | 100 | 2,03 |
2 | 20 | 80 | 2,08 |
3 | 40 | 60 | 2,03 |
4 | 60 | 40 | 2,06 |
5 | 80 | 20 | 2,01 |
6 | 90 | 10 | 2,02 |

Resultados y Discusión

Con las soluciones ya preparadas, determinamos la concentración y los moles de acido oxálico presentes en cada una. Para determinar la concentración, usamos C1V1= C2V2 por ejemplo, para el matraz 2:

80mL∙0,125M=100mL∙C2
C2=0,1M

De la definición de concentración, podemos determinar el número de moles:

C=nV

n2=C2∙V2=0,1M∙0,1L=0,01 mol

De la misma manera, calculamos para el resto de los matraces.

Tabla 2: Concentraciones y numero de moles de acido oxálico.
Matraz | [C2H2O4] (M) | Moles C2H2O4 102 |
1,00 | 0,13 | 1,25 |
2,00 | 0,10 |1,00 |
3,00 | 0,08 | 0,75 |
4,00 | 0,05 | 0,50 |
5,00 | 0,03 | 0,25 |
6,00 | 0,01 | 0,13 |

Al valorar con KMnO4, se obtienen los siguientes resultados:

Tabla 3: volumen de KMnO4
Matraz | KMnO4 (mL) |
1 | 35 |
2 | 26 |
3 | 20 |
4 | 11 |
5 | 4 |
6 | 2 |

El volumen de KMnO4 utilizado es cada vez menor, debido a que la concentración de acido es menor en cada matraz,...