Isoterma De Adsorción De Ácido Oxálico Sobre Carbón Activo

ISOTERMA DE ADSORCIÓN DE ÁCIDO OXÁLICO SOBRE CARBÓN ACTIVO Eva Mª Talavera Rodríguez y Francisco A. Ocaña Lara 1. Objetivos
1.- Verificar la adsorción de las moléculas de un soluto en una disolución líquida (ácido oxálico) sobre la superficie de un sólido (carbón activo). 2.- Buscar la ecuación teórica de adsorción mediante el cálculo de los parámetros k y n de la ecuación de Freundlich para elsistema mencionado. 3.- Este documento ilustra el ajuste de una función no lineal a datos experimentales, incluyendo la realización de una serie de cálculos previos. Asimismo, se realiza la representación gráfica de una función no lineal (ajustada). 4.- Todos los cálculos y representaciones gráficas han sido realizados con Excel y Calc, apareciendo estos en el fichero isoTOxali.xls y enisoTOxali.ods.

2. Fundamento teórico
Se llama “adsorbente” a la sustancia sobre la cual se fija otra, que recibe el nombre de “adsorbato”. En esta práctica se va a utilizar un adsorbente sólido (carbón activo) y un adsorbato (ácido oxálico) en disolución acuosa Numerosos trabajos experimentales han mostrado que, para un mismo sistema en iguales condiciones, la adsorción es proporcional a la superficiedel adsorbente. Se trata, pues, de un fenómeno superficial en el que las moléculas de adsorbato se fijan sobre la superficie del adsorbente en virtud de diversas fuerzas atractivas que entran en juego. La naturaleza de estas fuerzas puede ser muy diversa, si bien, convencionalmente se habla de Fisisorción y Quimisorción, según aquéllas sean de tipo físico (fuerzas de van der Waals) ó químico(fuerzas de enlace). Por supuesto, es muy difícil trazar una línea clara de separación entre ambas y también existen casos intermedios. Una isoterma empírica, aplicable a la adsorción de solutos en disolución (adsorbatos) por sólidos (adsorbentes) es la isoterma propuesta por Freundlich, cuya expresión matemática es:
x = k cn

(1)

siendo x el nº de moles de ácido oxálico adsorbido por unidad demasa de carbón activo, c la concentración ácido oxálico en la disolución en equilibrio y, finalmente, k y n las constantes empíricas (parámetros) características de las sustancias que intervienen en la adsorción.

1

La representación gráfica correspondiente a la isoterma de Freundlich es de la forma siguiente:
0.0014 0.0012

x (mol/g adsorbente)

0.0010 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0.000.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

Concentración en equilibrio (mol/l)

Para la determinación de los parámetros característicos de esta isoterma, se utiliza esta ecuación en forma logarítmica log x = log k + n log c, obtenida al linealizar la Ecuación (1), aplicando logaritmo decimal.
log (c)
-2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 -2.4

(2)

log(k)
-2.6 -2.8-3.0 -3.2 -3.4 -3.6

log (x)
2

Pendiente = n

La representación gráfica de log(x) frente a log(c) proporciona una línea recta cuya pendiente es n, pudiéndose obtener el valor de k a partir de la ordenada en el origen. Estos parámetros son característicos de la naturaleza del adsorbente y del adsorbato puestos en contacto, a una temperatura determinada.

3. Procedimiento en ellaboratorio
1.- Pesar seis muestras, de 5 g cada una, de carbón activo. 2.- Introducir cada una de ellas en un frasco, rotulado previamente de la A a la F, y agregar los volúmenes de agua y de ácido oxálico de una disolución 0.25 M, que a continuación se especifican: Recipiente A B C D E F ml de Agua destilada 0 20 40 60 80 90 ml de Ácido Oxálico 100 80 60 40 20 10 Nótese que el volumen final en cadafrasco es de 100 ml (0.1 l). 3.- Agitar las mezclas durante 1 hora en un termostato, con objeto de que se alcance el equilibrio. 4.- Filtrar, independientemente, el contenido de los recipientes. 5.- Tomar volúmenes de 10 ml de los filtrados A, B y C y 25 ml de los filtrados D, E y F para valorar con NaOH 0,1 M, usando fenolftaleína como indicador. 6.- Los datos experimentales han sido incluidos en...