Adsorcion
Páginas: 8 (1974 palabras)
Publicado: 7 de junio de 2010
TEMA 4. Adsorción de gases por sólidos. Isotermas de adsorción-desorción. Porosidad
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Aspectos generales Terminología Descripción cualitativa de un sólido poroso Origen de la estructura porosa Principales métodos para la caracterización de un sólido poroso. Adsorción física: caracterización de la textura porosa Determinación de las isotermas de adsorción. Procedimientoexperimental
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 de material (denominado adsorbato) en unasuperficie, 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) En la fisisorción, el gas se adsorbe formando capassucesivas, 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.
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iv) La
transformación química de la especie adsorbida (quimisorción)
requiere una cierta energíade 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.
La distancia para la cual la energía del sistema respecto a lamolécula 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, que tiene una mayor interacción con la superficie y, por lo tanto, menordistancia 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 dos paredes opuestas del poro Distribución del tamaño de poros: representado porlas 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.
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4.3 Descripción cualitativa de un sólido poroso Cualquier materialque 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. - Porosabiertos: 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 esferas de sólido conectadas (en sílice y otros sólidos obtenidos a partir de geles). - Poros...
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Aspectos generales Terminología Descripción cualitativa de un sólido poroso Origen de la estructura porosa Principales métodos para la caracterización de un sólido poroso. Adsorción física: caracterización de la textura porosa Determinación de las isotermas de adsorción. Procedimientoexperimental
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 de material (denominado adsorbato) en unasuperficie, 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) En la fisisorción, el gas se adsorbe formando capassucesivas, 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.
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iv) La
transformación química de la especie adsorbida (quimisorción)
requiere una cierta energíade 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.
La distancia para la cual la energía del sistema respecto a lamolécula 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, que tiene una mayor interacción con la superficie y, por lo tanto, menordistancia 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 dos paredes opuestas del poro Distribución del tamaño de poros: representado porlas 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.
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4.3 Descripción cualitativa de un sólido poroso Cualquier materialque 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. - Porosabiertos: 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 esferas de sólido conectadas (en sílice y otros sólidos obtenidos a partir de geles). - Poros...
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