adsorcion

OBJETIVOS:
• Comprender el fenómeno de adsorción con respecto a la naturaleza de la interfase.
• Conocer los diferentes tipos de adsorción así como las diferencias que hay entre ellos.
• Relacionar el exceso de soluto superficial con el fenómeno de la adsorción para un sistema sólido-líquido.
• Conocer los diferentes modelos de adsorción que se llevan a cabo.
• Determinar la cantidadmáxima de ácido acético adsorbido por gramo de carbón activado.
• Calcular el área de superficie total del sólido adsorbente.
INVESTIGACIÓN PREVIA.
1. Adsorción y tipos de adsorción.
La adsorción es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra sobre la superficie de otra fase (generalmente sólida). Por ello se considera como un fenómeno subsuperficial. La sustancia que seconcentra en la superficie o se adsorbe se llama "adsorbato" y la fase adsorbente se llama "adsorbente".
Por contra, la absorción es un proceso en el cual las moléculas o átomos de una fase
interpenetran casi uniformemente en los de otra fase constituyéndose una "solución"con esta segunda.
Cabe distinguir tres tipos de adsorción según que la atracción entre el soluto y el adsorbente sea detipo eléctrico, de Van der Waals o de naturaleza química.
La adsorción del primer tipo cae de lleno dentro del intercambio iónico y a menudo se le llama adsorción por intercambio, que es un proceso mediante el cual los iones de una sustancia se concentran en una superficie como resultado de la atracción electrostática en los lugares cargados de la superficie. Para dos absorbatos iónicos posibles, aigualdad de otros factores, la carga del ión es el factor determinante en la adsorción de intercambio. Para iones de igual carga, el tamaño molecular (radio de solvatación) determina el orden de preferencia para la adsorción. Este tipo de adsorción se comenta con detalle más adelante.
La adsorción que tiene lugar debido a las fuerzas de Van del Waals se llama generalmente adsorción física. Enestos caso, la molécula adsorbida no está fija en un lugar específico de la superficie, sino más bien está libre de trasladarse dentro de la
interfase. Esta adsorción, en general, predomina a temperaturas bajas. La adsorción de la mayoría de las sustancias orgánicas en el agua con carbón activado se considera de naturaleza física.
Si el adsorbato sufre una interacción química con el adsorbente, elfenómeno se llama adsorción química, adsorción activa o quimisorción. Las energías de adsorción son elevadas, del orden de las de un enlace químico, debido a que el adsorbato forma unos enlaces fuertes localizados en los centros activos del adsorbente. Esta adsorción suele estar favorecida a una temperatura elevada.
La mayor parte de los fenómenos de adsorción son combinaciones de las tres formasde adsorción y, de hecho, no es fácil distinguir entre adsorción física y química.1
2. Factores que influyen en la adsorción.
La adsorción depende de las concentraciones respectivas del catión en el adsorbente y el líquido. La fuerza iónica de la solución determina la intensidad de la adsorción, pues la adsorción relativa es proporcionalmente más intensa en soluciones diluidas que concentradas.Cuando se incrementa la fuerza iónica de la solución en contacto con la arcilla, la capa difusa se comprime y el potencial eléctrico decae más rápidamente con la distancia a la superficie. Por consiguiente, la superficie potencial variará en función de la concentración de electrolito y del tipo de carga de la superficie de las partículas (constante o dependiente del pH).
La temperatura influyeen la medida que las reacciones de adsorción son normalmente exotérmicas y por tanto, el grado de adsorción será presumiblemente mayor, al disminuir la temperatura, aunque las variaciones normales de temperatura sólo tienen pequeños efectos sobre el proceso de adsorción.
La fuerza de enlace con que los iones son retenidos o adsorbidos en los lugares de cambio depende, asimismo, de otros...