ciencia e ingenieria

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS 2
ADSORCION
1. OBJETIVOS
Estudiar la adsorción del soluto de una solución acuosa sobre la superficie de un sólido y la aplicación de la isoterma de Freundlich.
Analizar la interacción superficial del carbón activado con el ácido acético, y como varia la adsorción con la variación de la concentración del ácido a temperatura constante.
2. MARCO TEORICOLa adsorción es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material, en contraposición a la absorción, que es un fenómeno de volumen.
En química, la adsorción de una sustancia es su acumulación en una determinada superficie interracial entre dos fases. El resultado es la formación de una película líquida o gaseosa en la superficie de un cuerposólido o líquido.
Considérese una superficie limpia expuesta a una atmósfera gaseosa. En el interior del material, todos los enlaces químicos (ya sean iónicos, covalentes o metálicos) de los átomos constituyentes están satisfechos. En cambio, por definición la superficie representa una discontinuidad de esos enlaces. Para esos enlaces incompletos, es energéticamente favorable el reaccionar conlo que se encuentre disponible, y por ello se produce de forma espontánea.
La naturaleza exacta del enlace depende de las particularidades de los especímenes implicados, pero el material adsorbido es generalmente clasificado como fisisorbido o quimisorbido.
La cantidad de material que se acumula depende del equilibrio dinámico que se alcanza entre la tasa a la cual el material se adsorbe a lasuperficie y la tasa a la cual se evapora, y que normalmente dependen de forma importante de la temperatura. Cuanto mayor sea la tasa de adsorción y menor la de desorción, mayor será la fracción de la superficie disponible que será cubierta por material adsorbido en el equilibrio.
Para estos procesos, resultan interesantes materiales con una gran superficie interna, (y por lo tanto poco volumen) yasea en polvo o granular, como el carbón activo, y llevan asociados otros fenómenos de transporte de material, como el macro transporte y micro transporte de los reactantes.
Las características principales de la adsorción son:
1º.- La adsorción es altamente selectiva. La cantidad adsorbida depende en gran medida de la naturaleza y del tratamiento previo al que se haya sometido a la superficiedel adsorbente, así como de la naturaleza de la sustancia adsorbida. Al aumentar la superficie de adsorbente y la concentración de adsorbato, aumenta la cantidad adsorbida.
2º.- Es un proceso rápido cuya velocidad aumenta cuando aumenta la temperatura, pero desciende cuando aumenta la cantidad adsorbida.
3º.- Es un proceso espontáneo, es decir, que ð G es negativa, y en general está asociada conun aumento en el orden del adsorbato, lo que significa que ð S es negativa, por lo cual, y de acuerdo con la ecuación ð G = ð H - Tð S, es generalmente exotérmica, lo que quiere decir que ð H es negativo. El cambio en la entalpía cuando un mol de adsorbato es adsorbido por la cantidad apropiada del adsorbente se conoce como la entalpía de adsorción.
Fisisorción Es la forma más simple de adsorción,y es debida a débiles fuerzas atractivas, generalmente fuerzas de Van der Waals (véase fuerzas dispersivas). Dado que estas fuerzas son omnipresentes, resulta que rápidamente cualquier superficie limpia expuesta al ambiente acumula una capa de material fisisorbido.
Quimisorción Es ocurre cuando un enlace químico, definido en este caso como un intercambio de electrones, se forma. El grado deintercambio y lo simétrico que sea dependen de los materiales involucrados. A menudo hay un paralelismo con las situaciones encontradas en química de coordinación. La quimisorción es particularmente importante en la catálisis heterogénea, la forma más común en la industria, donde un catalizador sólido interacciona con un flujo gaseoso, el reactante o los reactantes, en lo que se denomina reacción en...