Adsorción e intercambio ionico

Adsorción.
El proceso de adsorción surge como resultado de la presencia de fuerzas moleculares insaturadas presentes en la superficie de todos los sólidos. Así, cuando un sólido se pone en contacto con un fluido, se produce una interacción con la superficie del sólido que tiende a compensar estas fuerzas residuales mediante la atracción y retención sobre su superficie de las moléculas delfluido. Como resultado se observa una mayor concentración del gas en la superficie del sólido que en el seno de la fase gaseosa. Este fenómeno ocurre debido a que un sólido poroso (a nivel microscópico) es capaz de retener partículas de un fluido en su superficie tras entrar en contacto con éste.
La Adsorción es un fenómeno superficial, es decir que ocurre en la interfase sólido-líquido/gas. LaAbsorción, en cambio, es un fenómeno de transporte, es decir que el líquido/gas difunde dentro del sólido.
El proceso va a depender siempre de la naturaleza del adsorbente, de la naturaleza del adsorbato, la reactividad de la superficie, el área superficial aparente del sólido, la temperatura y la presión de trabajo.

Principios y agentes de separación.
El adsorbente dispone de nanoporos, lo que seconoce como centros activos, en los que las fuerzas de enlace entre los átomos no están saturadas. Estos centros activos admiten que se instalen moléculas de naturaleza distinta a la suya, procedentes de un gas o liquido en contacto con su superficie. La adsorción es un proceso exotérmico y se produce por tanto de manera espontánea si el adsorbente no se encuentra saturado.
En una masa dematerial sólido o líquido, todos los enlaces del interior entre los átomos que lo constituyen están satisfechos, pero en su superficie aparece una discontinuidad en esos enlaces. Para esos enlaces insaturados, es energéticamente favorable interaccionar con la materia presente en sus alrededores, lo que se produce de forma espontánea.
Las operaciones de adsorción se basan en la capacidad especial deciertos sólidos para remover en forma preferencial componentes específicos de una solución. De esta forma, pueden separarse unos de otros los componentes de soluciones gaseosas o líquidas.

Según la naturaleza de las fuerzas que intervienen en la unión, se habla de cambio iónico cuando éstas son electrostáticas; de adsorción física cuando son de Van der Waals y de adsorción química o quimisorción,cuando intervienen fuerzas químicas, especialmente uniones covalentes de diferentes tipos.

A la sustancia que está siendo adsorbida o concentrada en la superficie o interfase, se le llama adsorbato y al sólido bajo el cual se lleva a cabo la adsorción se llama adsorbente.

o Tipos de adsorción

• Adsorción física o fisisorción: las moléculas del fluido se mantienen unidas a la superficiedel sólido por medio de fuerzas de Van der Waals (interacciones dipolares, dispersión y/o inducción). Este hecho define todas las características propias de la fisisorción:

1. Es una interacción débil.
2. Es un proceso exotérmico (las fuerzas de van der Waals son atractivas) en el que los calores liberados, ΔHads (aprox. 20-40 kJ/mol) son semejantes a las entalpías de condensación de lasustancia adsorbida. La energía liberada es adsorbida en forma de vibración por la red del sólido y ΔH°ads se puede medir por el aumento de temperatura de la muestra.
3. La molécula fisisorbida mantiene su identidad ya que la energía es insuficiente para romper el enlace aunque su geometría puede estar distorsionada.
4. La fisisorción es un proceso no especifico ya que las fuerzas que intervienen nolo son y no existe una selectividad marcada entre adsorbato y adsorbente.
En general, los gases muy polarizables son adsorbidos más fácilmente.
5. La fisisorción se produce en multicapas. Sobre una capa de fluido fisisorbido puede adsorberse otra. La ΔHads para la primera capa viene determinada por las fuerzas entre adsorbente y adsorbato, mientras que la ΔHads para las capas...