Isoterma de adsorción de Gibbs







Instituto politécnico nacional

Unidad profesional interdisciplinaria de biotecnologia

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

PROFESORES:
EMMA BOLAÑOS VALERIO
ALFONSO XOTLANIHUA FLORES

PRACTICA N.-6
ISOTERMA DE ADSORCION DE GIBBS





FECHA DE ENTREGA: 16 DE OCTUBRE DEL 2013




PRACTICA N.-6
Isoterma de adsorción de Gibbs
1. OBJETIVOS:

Determinar el efectode la adición de alcoholes sobre la tensión superficial del agua.
Determinar la isoterma de adsorción de Gibbs para la adición de diferentes alcoholes al agua.
Comprender el concepto de adsorción en superficies liquidas.

2. INTRODUCCION
Se sabe que, en general, la tensión superficial de una solución es diferente de la del disolvente puro. También se ha observado que los solutos quedisminuyen la tensión superficial de un disolvente tienden a concentrarse algo junto a la superficie (concentración superficial positiva) y los que aumentan la tensión superficial tienden a estar menos concentrados en la vecindad de la superficie (concentración superficial negativa).
En todos los casos, la migración del soluto hacia la superficie o separándose de ella hace que la tensión superficialde la solu­ción (y por lo tanto la energía libre del sistema) sea más baja de la que sería si la concentración del soluto fuera toda uniforme (concentración superfi­cial igual a cero). Se llega al equilibrio cuando la tendencia a la disminución de la energía libre por la más baja tensión superficial es compensada por la tendencia al aumento de energía libre debido a la creciente no uniformidad deconcentración del soluto cerca de la superficie. Lo anterior se sintetiza en la ecuación de la isoterma de Gibbs (deducida por Willard Gibbs):

Donde c es la concentración global (concentración en el interior de la solución) y u es la concentración superficial y representa el exceso de soluto por unidad de área de superficie sobre la que habría si la concentración interna existiera entoda la solución hasta la superficie. Puede ser expresada en moles por centímetro cuadrado.
La relación u/c tiene las dimensiones de la longitud y, para soluciones en las que la tensión superficial aumenta con la con­centración, es una medida del "espesor efectivo"' de la región en la superficie que tiene una concen­tración significativamente más baja que la concentración global. Real­mente, sepuede considerar una situación arbitraria en la que la concen­tración real c(x) sea cero desde la superficie hasta una distancia xo para igualarse a la concentración global co, desde esa distancia a partir de hacia adentro.

La distancia, por lo que acabamos de explicar, es independiente de la con­centración global.
Un modelo de una superficie líquida en la cual no hay concentraciónsuperficial positiva o negativa tendría el soluto uniformemente repartido en todo el volumen hasta la superficie. En soluciones electrolíticas, un ión está rodeado por iones de cargas opuestas, pero en la superficie hay iones que no están uniformemente. Rodeados. Por lo tanto, hay una fuerza elec­trostática, no contrarrestada, que tiende a llevar estos iones superficiales hacia adentro de lasolución.
En la figura 2a se muestra un modelo más correcto, en el que los iones están más concentrados en la parte más alejada de la superficie. El área sombreada por encima de la curva co en la fi­gura 2b, representa lo negativo de la concentración superficial; la curva inferior corresponde a una concentración global diferente, c'o, y muestra la proporcionalidad de la concentración superficial a laconcentración global. La figura 2c muestra el significado del "espesor equivalente de la capa vacía" xo. Las dos áreas sombreadas son iguales.


Figura 2. Variación de la concentración iónica del soluto cerca de una superficie libre: a) diagrama esquemático de la distribución de los iones, en el que se muestra la adsorción negativa; (b) concentración en función de la distancia para dos...