Unidad3Adsorcion 19664
Páginas: 5 (1183 palabras)
Publicado: 16 de junio de 2015
UNIDAD 3. FENÓMENOS DE SUPERFICIE. ADSORCIÓN
La adsorción puede definirse como la tendencia de un componente del sistema a
concentrarse en la interfase, donde la composición interfacial es diferente a las
composiciones correspondientes al seno de las fases.
Hay una clara diferencia entre el fenómeno de adsorción y el de absorción, en el
segundo existe una penetración física de una fase en laotra; sin embargo es factible
que ambos sucedan simultáneamente, y en este caso puede ser muy difícil separar
los efectos de ambos fenómenos, inclusive un fenómeno puede afectar al otro.
Adsorción
Absorción
Sorción
El fenómeno de adsorción es de particular relevancia en la ciencia de los coloides y
superficies. El proceso de adsorción de átomos y moléculas en las interfases, es una
de lasprincipales formas en que las interfases de alta energía pueden modificarse
para disminuir la energía total del sistema.
a)
La adsorción puede ocurrir en cualquier tipo de interfase (L-G, S-G, L-S),
sin embrago las diferentes características de las interfases sólidas y líquidas
hace necesario un análisis particular de cada caso.
En los procesos de adsorción hay dos aspectos que deben ser considerados;1) El efecto de la adsorción sobre la energía interfacial del sistema en el equilibrio
(termodinámica)
1
2) La rapidez del proceso de adsorción (cinética)
Definición de términos:
Adsorbato: Sustancia que se pega (adsorbe) en la superficie.
Adsorbente: Superficie sobre la que sucede la adsorción.
x Cantidad de adsorbato adsorbida en una cantidad dada de
adsorbente.
m Cantidad de adsorbente sobrela que sucede la adsorción.
x/m = y Cantidad adsorbida por gramo de adsorbente.
ym Cantidad adsorbida por gramo de adsorbente en la monocapa.
Σ Área superficial específica del adsorbente (m2/g).
σ Área molecular del adsorbato (m2/molécula).
θ Fracción de superficie cubierta por el adsorbato.
(1 – θ) Fracción de superficie no cubierta por el adsorbato.
Una isoterma de adsorción, es la relacióngeneral entre la cantidad de gas adsorbido
por un sólido, a temperatura constante como función de la presión del gas. También
puede definirse como la relación en el equilibrio entre la cantidad de gas adsorbido
y la presión del gas a temperatura constante.
Según sus características la adsorción puede clasificarse en dos tipos:
2
a) Adsorción física (fisisorción): fuerzas de van der Waalls, ∆H~ 20KJ/mol,
reversible ⇒ desorción ⇐ si T ↑ y P↓, no es de naturaleza específica (sitios
activos), formación de multicapas, el adsorbato conserva su identidad.
multicapa
desorción
b) Adsorción química (quimisorción): fuerzas análogas al enlace químico
(atracción entre iones opuestos o coulombicas, coordinadas o covalentes),
∆H~ 200 KJ/mol, irreversible ⇒ no hay desorción ⇐ si T ↑ y P↓ a menos
quesean cambios muy drásticos, es de naturaleza específica (sitios activos),
formación de monocapas, el adsorbato puede perder su identidad,
monocapa
Pérdida de identidad
Factores que afectan a la cantidad adsorbida
1. Cantidad del adsorbente (m): Superficie disponible
2. P o C del adsorbato: Cantidad de material disponible
3. Temperatura: Generalmente la adsorción es exotérmica
Si T, P ó C y mdadas, entonces Y (x/m) se ve afectada por:
1. Naturaleza del adsorbato.
2. Naturaleza del adsorbente.
3. Naturaleza del disolvente.
3
Tipos de isotermas.
Existen 5 tipos o perfiles de isotermas I-V. Para explicarlos se han propuesto
diferentes ecuaciones.
Fenómenos en la adsorción física.
1. Adsorción monomolecular
2. Adsorción multimolecular.
3. Condensación en poros o capilares.
Isoterma tipoI. Isoterma de Langmuir
Quimisorción toma esta forma.
Fisisorción sólidos con
estructura porosa muy fina.
Ej. amoniaco/carbón 273 K
Valor límite
monocapa
Aumento muy rápido de la adsorción
4
Isoterma Tipo II. Isoterma Sigmoide
Asintótica al tender a P0
Adsorción en multicapas
en sólidos no porosos o
con microporos.
Productos solubles
(alimentos)
Ej. N2 / gel de sílice 77 K
Adsorción en...
La adsorción puede definirse como la tendencia de un componente del sistema a
concentrarse en la interfase, donde la composición interfacial es diferente a las
composiciones correspondientes al seno de las fases.
Hay una clara diferencia entre el fenómeno de adsorción y el de absorción, en el
segundo existe una penetración física de una fase en laotra; sin embargo es factible
que ambos sucedan simultáneamente, y en este caso puede ser muy difícil separar
los efectos de ambos fenómenos, inclusive un fenómeno puede afectar al otro.
Adsorción
Absorción
Sorción
El fenómeno de adsorción es de particular relevancia en la ciencia de los coloides y
superficies. El proceso de adsorción de átomos y moléculas en las interfases, es una
de lasprincipales formas en que las interfases de alta energía pueden modificarse
para disminuir la energía total del sistema.
a)
La adsorción puede ocurrir en cualquier tipo de interfase (L-G, S-G, L-S),
sin embrago las diferentes características de las interfases sólidas y líquidas
hace necesario un análisis particular de cada caso.
En los procesos de adsorción hay dos aspectos que deben ser considerados;1) El efecto de la adsorción sobre la energía interfacial del sistema en el equilibrio
(termodinámica)
1
2) La rapidez del proceso de adsorción (cinética)
Definición de términos:
Adsorbato: Sustancia que se pega (adsorbe) en la superficie.
Adsorbente: Superficie sobre la que sucede la adsorción.
x Cantidad de adsorbato adsorbida en una cantidad dada de
adsorbente.
m Cantidad de adsorbente sobrela que sucede la adsorción.
x/m = y Cantidad adsorbida por gramo de adsorbente.
ym Cantidad adsorbida por gramo de adsorbente en la monocapa.
Σ Área superficial específica del adsorbente (m2/g).
σ Área molecular del adsorbato (m2/molécula).
θ Fracción de superficie cubierta por el adsorbato.
(1 – θ) Fracción de superficie no cubierta por el adsorbato.
Una isoterma de adsorción, es la relacióngeneral entre la cantidad de gas adsorbido
por un sólido, a temperatura constante como función de la presión del gas. También
puede definirse como la relación en el equilibrio entre la cantidad de gas adsorbido
y la presión del gas a temperatura constante.
Según sus características la adsorción puede clasificarse en dos tipos:
2
a) Adsorción física (fisisorción): fuerzas de van der Waalls, ∆H~ 20KJ/mol,
reversible ⇒ desorción ⇐ si T ↑ y P↓, no es de naturaleza específica (sitios
activos), formación de multicapas, el adsorbato conserva su identidad.
multicapa
desorción
b) Adsorción química (quimisorción): fuerzas análogas al enlace químico
(atracción entre iones opuestos o coulombicas, coordinadas o covalentes),
∆H~ 200 KJ/mol, irreversible ⇒ no hay desorción ⇐ si T ↑ y P↓ a menos
quesean cambios muy drásticos, es de naturaleza específica (sitios activos),
formación de monocapas, el adsorbato puede perder su identidad,
monocapa
Pérdida de identidad
Factores que afectan a la cantidad adsorbida
1. Cantidad del adsorbente (m): Superficie disponible
2. P o C del adsorbato: Cantidad de material disponible
3. Temperatura: Generalmente la adsorción es exotérmica
Si T, P ó C y mdadas, entonces Y (x/m) se ve afectada por:
1. Naturaleza del adsorbato.
2. Naturaleza del adsorbente.
3. Naturaleza del disolvente.
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Tipos de isotermas.
Existen 5 tipos o perfiles de isotermas I-V. Para explicarlos se han propuesto
diferentes ecuaciones.
Fenómenos en la adsorción física.
1. Adsorción monomolecular
2. Adsorción multimolecular.
3. Condensación en poros o capilares.
Isoterma tipoI. Isoterma de Langmuir
Quimisorción toma esta forma.
Fisisorción sólidos con
estructura porosa muy fina.
Ej. amoniaco/carbón 273 K
Valor límite
monocapa
Aumento muy rápido de la adsorción
4
Isoterma Tipo II. Isoterma Sigmoide
Asintótica al tender a P0
Adsorción en multicapas
en sólidos no porosos o
con microporos.
Productos solubles
(alimentos)
Ej. N2 / gel de sílice 77 K
Adsorción en...
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