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TEMA 4. Adsorción de gases por sólidos.
Isotermas de adsorción-desorción. Porosidad
4.1

Aspectos generales

4.2

Terminología

4.3

Descripción cualitativa de un sólido poroso

4.4

Origen de la estructura porosa

4.5

Principales métodos para la caracterización de un sólido
poroso.

4.6

Adsorción física: caracterización de la textura porosa

4.7

Determinación delas isotermas de adsorción. Procedimiento
experimental

TEMA 3: Adsorción de gases por sólidos.

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4.1 Aspectos generales
La superficie de los sólidos es una región singular, que es responsable
o al menos condiciona muchas de sus propiedades.

Figura 1: Esquema de las fuerzas de cohesión en un sólido y en un sólido con un gas adsorbido

La adsorción, se define como la acumulación dematerial (denominado
adsorbato) en una superficie, es muy diferente de la absorción, que es
un fenómeno de volumen.
Tipos de adsorción:
i) Fisisorción : la especie adsorbida (fisisorbida) conserva su
naturaleza química
ii)

Quimisorción. la especie adsorbida (quimisorbida) sufre una

transformación, más o menos intensa, para dar lugar a una especie
distinta.
Otras diferencias:
i) Enla fisisorción, el gas se adsorbe formando capas sucesivas,
mientras que en la quimisorción la adsorción queda restringida a
una monocapa.
ii) La energía de adsorción es mayor para la quimisorción que en el
caso de la fisisorción.
iii)La fisisorción es un fenómeno más general y menos específico.

TEMA 3: Adsorción de gases por sólidos.

iv) La

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transformación química de la especieadsorbida (quimisorción)

requiere una cierta energía de activación, que no es necesaria en
la fisisorción, por lo que esta última suele ocurrir a temperaturas
menores.

Figura 2: Esquema de la evolución de la energía potencial de una molécula de gas
acercándose a una superficie plana. a) Fisisorción. b) fisisorción de una molécula
disociada, c) fisisorción seguida de quimisorción.

Ladistancia para la cual la energía del sistema respecto a la molécula a
ser adsorbida es mínima conoce como distancia de adsorción

(dfisisorción < dquimisorción)
Debido a que el potencial de atracción para la especie quimisorbida es
mayor que la fisisorbida, la molécula estará más cerca de la
superficie.
La fisisorción es una etapa previa y necesaria para que ocurra la
quimisorción, quetiene una mayor interacción con la superficie y, por
lo tanto, menor distancia de adsorción.

TEMA 3: Adsorción de gases por sólidos.

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4.2 Terminología
Sólido poroso: es un sólido con poros, esto es, cavidades, canales e
intersticios, que son más profundos que anchos.
Volumen de poros (Vp): volumen de los poros medido por un
determinado método.
Tamaño de poro: distancia entre dosparedes opuestas del poro
Distribución del tamaño de poros: representado por las derivadas
(dAp/drp) o (dVp/drp), como una función de rp, donde Ap, Vp y rp son el
área de las paredes de los poros, el volumen y el radio de los poros.
Área superficial: extensión de la superficie total determinada por un
determinado método en unas condiciones establecidas.

TEMA 3: Adsorción de gases por sólidos.5

4.3 Descripción cualitativa de un sólido poroso
Cualquier material que contenga cavidades, canales o intersticios
puede ser considerado como poroso.
Clasificación de los poros de acuerdo a su disponibilidad a un fluido
externo:
- Poros cerrados: totalmente aislados de sus vecinos. Influencian
propiedades macroscópicas como la densidad, fortaleza mecánica y
conductividad térmica,pero son inactivos en procesos como flujo de
fluidos y adsorción de gases.
- Poros abiertos: poseen canales continuos de comunicación con la
superficie externa del material.
Las geometrías más frecuentes de los poros son:
- Poros cilíndricos (por ejemplo, en alúmina y óxido de magnesio).
- Poros en forma de rendija o hendidura (en carbones activados y
arcillas).
- Espacios o huecos entre...