Isotermas nisten

7/25/2019 Isotermas nisten

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Laboratorio de Fisicoqumica II Practica: Isotermas de adsorcin de solutos

RESUMENRESUMEN

La presente practica de Adsorcin tubo como objetivo hacer un estudio de la adsorcin de

un soluto sobre la superficie de un slido. Se utiliar!n las ecuaciones de Freundlich "

Lan#muir$ determin!ndose cu!l de ellas correlaciona mejor los datos e%perimentales. Sedeterminar! qu& tipo de adsorcin se mide en el pr!ctico 'eniendo como condiciones de

laboratorio( P) *+, mm-#. $ ' ) /.+01 " un 2- ) 3+ 2.

Para la adsorcin fsica realiada con !cido ac&tico sobre carbn activado$ primero se

valoro el I con 4aS56 teniendo la sal una normalidad de /.7// 4$ con lo que se

obtuvo una concentracin corre#ida de I i#ual a /.7/3. Lue#o se hallaron lasconcentraciones de los diferentes !cidos valorados con la sal antes " despu&s de a#re#ar el

carbn activado$ los cuales se pueden apreciar en la tabla n0 8 " +. 9espu&s se calcularonlos #ramos de !cido ac&tico adsorbidos %; " los #ramos adsorbidos por #ramo de carbn

% i#ual a 3.8@737/B6

1oncluimos que la adsorcin se produce en la superficie de un slido debido a las fuerasde atraccin de los !tomos o las mol&culas en la superficie del slido.


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INTRODUCCININTRODUCCIN

Cl fenmeno de la adsorcin se produce en la superficie de un slido debido a las

fueras de atraccin de los !tomos o las mol&culas en la superficie del slido. Cstas

fueras superficiales tienen su ori#en en las atracciones moleculares no compensadas.

Cn un slido$ las mol&culas superficiales est!n retenidas por un lado al resto delslido$ por lo cual presenta en el lado e%terior libre una ener#a superficial latente que

fijara mol&culas e%traDas. Si estas mol&culas e%traDas poseen una determinada

afinidad por el slido$ quedaran firmemente unidas a este$ ocurriendo realmente unareaccin qumica.

La adsorcin a partir de una solucin es selectiva$ "a que el soluto o su solvente son

adsorbidos por el slido$ pero rara ve ambos. Cn diversos procesos de fabricacin$ elcarbn de madera es el adsorbente mas usado para separar colorantes indeseables de

soluciones.


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PRINCIPIOS TERICOSPRINCIPIOS TERICOS

1. Isotermas de Adsorcin :

Isotermas de adsorcin$ la relacin entre la cantidad de sustancia adsorbida por unadsorbente " la presin o concentracin de equilibrio a una temperatura constante se

denomina isoterma de adsorcin. Se han observado en #eneral cinco tipos de isotermas en

la adsorcin en #ases en slidos$ que se muestra en la fi#ura. Cn los casos de Euemisorcinsolo se presentan isotermas de tipo I$ mientras que en la fsica tiene lu#ar los cinco casos.

Cn la isoterma de tipo I$ la cantidad de #as adsorbido para una cantidad deadsorbente se incrementa con relativa rapide con la presin " despu&s mas lentamente$

conforme la superficie comience a cubrirse con mol&culas de #as. Para representar la

cantidad de adsorcin por unidad de !rea o de masa con la presin$ Freundlich propuso laecuacin:

" ) ? P 7 < n

9onde " es el peso o volumen de #as adsorbido por unidad e !rea o masa de

adsorbente$ P es la presin d e equilibrio$ " ? " n son constantes empricas que dependen de

la naturalea del slido " #as " de la temperatura. Csta ecuacin se puede verificar de lamanera si#uiente: al tomar lo#aritmo de ambos lados de la ecuacin resulta:

Lo# " ) lo# ? 7


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Cl resultado es que la velocidad inicial de condensacin de las mol&culas sobre la

superficie es mas elevada " decae conforme disminu"e la superficie libre disponible. Peroadem!s$ una mol&cula adsorbida en la superficie$ es capa de liberarse por la a#itacin

t&rmica escap!ndose hacia el #as. La velocidad de liberacin depender! a su ve de la

superficie cubierta aumentando hasta la saturacin. Cstas dos velocidades. 1ondensacin "

adsorcin$ alcanan un momento en la que se hacen i#uales " entonces se establece elequilibrio.

Se puede proceder a formular matem!ticamente estas ideas. Si H a la fraccin de la

superficie total cubierta por las mol&culas adsorbidas en cualquier instante$ entonces lafraccin de la superficie desnuda " disponible para la adsorcin es 7 B H ;. Puesto que$

se#Gn la teora cin&tica$ la velocidad con que las mol&culas chocan con la unidad de

superficie es proporcional a la presin del #as$ la velocidad de condensacin de lasmol&culas debe quedar determinada por la presin " fraccin de la superficie sin cubrir$ es

decir:

elocidad de condensacin ) ?7 7 J H ;P

9onde ?7 es una constante de proporcionalidad. Por otra parte si desi#namos por ? la

velocidad con que se evaporan las mol&culas desde la superficie cuando esta se encuentratotalmente cubierta$ entonces por una fraccin H dicha velocidad ser!:

elocidad de evaporacin ) ?H

Para el equilibrio de adsorcin estas velocidades deben ser i#uales. Por lo tanto:

K7 7 JH ;P ) ?H..........7;

H ) ?7P? ?7P

H ) bP7 bP

9onde b ) ?7


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La ecuacin anterior es la isoterma de adsorcin de Lan#muir. Las constantes de a "b son caractersticas del sistema en consideracin " se evalGan a partir de los datos

e%perimentales. Su ma#nitud depende de la temperatura.

Adsorcin de solutos por slidos$ las superficies slidas pueden adsorber tambi&nsustancias disueltas. As$ cuando una solucin de !cido ac&tico en a#ua se a#ita con carbn

activado$ disminu"e la concentracin del !cido en dicha solucin. An!lo#amente se puede

emplear el carbn activado para e%traer el amoniaco de las soluciones de hidr%idoamnico$ fenolftalena de las soluciones b!sicas o !cidas$ etc. 'ambi&n el cloruro de plata

reci&n precipitado tiende a adsorber a los iones cloro como plata dependiendo de cuales

est&n en e%ceso$ mientras que el trisulfuro de ars&nico tiende a adsorber los iones de aufreprocedente de las soluciones que se precipiten.

Por re#la #eneral el carbn activado es mucho mas efectivo en adsorber no

electrolitos que electrolitos de una solucin$ " el #rado de adsorcin depende del pesomolecular del adsorbato. Por el contrario$ los slidos inor#!nicos tienden a adsorber

electrolitos con ma"or facilidad que los no electrolitos. Csta tendencia de los adsorbentes

para atraer ciertas sustancias de preferencia a otras$ conduce en ocasiones al fenmeno deadsorcin ne#ativa$ es decir$ la concentracin de un soluto se incrementa en realidad .

1omo se seDalo anteriormente$ al#unos adsorbentes son m!s especficos que otros alatraer sustancias en la superficie. 'ambi&n conforme quedo establecido$ el aumento de la

temperatura hace decrecer el #rado de adsorcin " viceversa.

La adsorcin de solutos$ como los #ases involucra el establecimiento de un

equilibrio entre la cantidad adsorbida en la superficie " la concentracin de la sustancia en

solucin. La variacin del #rado de adsorcin con la concentracin del soluto se encuentra

establecido por la ecuacin de Freundlich$ que en este caso parece trabajar mejor que en elde los #ases.

A este fin$ cabe escribir la ecuacin: " ) ?1 7 < n

9onde " es la masa de sustancia adsorbida por la unidad de la masa adsorbente$ 1 es laconcentracin de l soluto en equilibrio$ mientras que ? " n son constantes empricas. 9e

nuevo al tomar lo#aritmo de ambos miembros de la ecuacin resulta:

Lo# " ) lo# ? 7


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TA#ULACION DE DATOS $ RESULTADOSTA#ULACION DE DATOS $ RESULTADOS

Ta%&a N' 1!

Condiciones de La%oratorio

P mm-#; *+,

' 01; /.+

-.M.2; 3+

Ta%&a N' (!

)a&oracin de &a So&ucin de $odo

)Iodo*m&+ )Na(S(O,*m&+ N Na(S(O,*N+ NSOL.$odo*N+7/ 7./ /$7/6/ /$7/6/

Ta%&a N' ,

)a&oracin de So&uciones

So&ucinN' Ma-ro. ) Na(S(O,*m&+ ) Na(S(O,*m&+filtrados /

car%n acti0ado *#r.+

7 /$ 7,.8/ 7.7/ 7.//7/

/$/+ 77.8+ 78.8/ 7.///3

6 /$/ 3.8/ 77.8/ 7.//78

8 /$//+ .// 6.6/ 7.///7

Ta%&a N' !

C2&cu&os rea&i3ados -ara So&uciones Oriina&es

So&ucin N' 4 E5 I(*167,+ / acetona *r+ acetona *167+ Co *M+7 .,3 /./+@ 8.8+@ /.@

6.73 /./6/* +.3, /./+3

6 7.6 /./7* .73, /./73

8 /.68 /.//6 /.++7 /.//++7


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Ta%&a N' 8!

C2&cu&os rea&i3ados -ara So&uciones 9i&tradas

9i&trado de &aso&ucin N '

4 E5 I( *167,

+ / acetona*+ n acetona*167

+ C*M+

7 .76 /./76 6.,,* /.7366

.33+ /./*@ 8.3/6 /./83/

6 7./7 /.//@3, 7.,@* /./7,@*

8 /.7/ /.///6 /.68@ /.//68@

Ta%&a N' :!

Peso Adsor%ido -or ramo de Adsor%ente *;m+

So&ucin N' < *r. Acetonaadsor%ida+*167,+

M *r. Car%n+ C*M+


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EBEMPLO DE CALCULOEBEMPLO DE CALCULO

Concentracin de so&uciones! Se hacen los c!lculos para la solucin a+ Ca&cu&e &a concentracin de odo a -artir de &a 0a&oracin con tiosu&>ato de

sodio.

4aS56 ) /$7//N

4aS56 ) 7/.3 ml

Iodo ) 7/ ml

Iodo4Iodo ) 4aS56 %44aS56

7/ml % 4Iodo ) 7/.3ml % /$7// eqB#r


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1o ) mol


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Isoterma de A%sorcin!Se c!lculo para la solucin 7:

a+ Determine e& -eso de Acetona a%sor%ida desde cada so&ucin *


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ANLISIS $ DISCUSIN DE RESULTADOSANLISIS $ DISCUSIN DE RESULTADOS

Al observar la #rafica O


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CONCLUSIONES $ RECOMENDACIONESCONCLUSIONES $ RECOMENDACIONES

La adsorcin se produce en la superficie de un slido debido a las fueras de atraccinde los !tomos o las mol&culas en la superficie del slido.

La ma#nitud de la adsorcin depende$ en #ran parte$ de la naturalea especifica del

slido " de las mol&culas que est!n siendo adsorbidas " es una funcin de la presin o

de la concentracin " de la temperatura.

Qientras m!s compleja sea la mol&cula del soluto$ mejor ser! adsorbida.

A ma"or temperatura menor ser! la adsorcin.

La cantidad adsorbida aumenta con la concentracin de la sustancia disuelta$ hasta unvalor definido de saturacin.

La ecuacin de Freundlich se comporta mejor en la adsorcin de solutos por slidos$

que aquella hecha por #ases.

La e%tensin de la adsorcin aumenta con la ma"or superficie del adsorbante.

Qientras m!s poroso sea el adsorbante$ ma"or ser! su poder de adsorcin.

alorar con iftalato de K. el 4a5- para obtener as su concentracin e%acta.

A#itar vi#orosamente los matraces con !cido ac&tico " carbn activado$ para procurar

que el carbn activado adsorba casi en toda su ma#nitud superficial lo mas que pueda

de soluto.

Al comparar las tonalidades de color en adsorcin qumica$ cubrir todo el tubo con

papel blanco para as poder comparar mejor las tonalidades.


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#I#LIOFRA9GA#I#LIOFRA9GA

Fi&%ert /. Caste&&an$%isicoqu&mica


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APENDICEAPENDICE

CUESTIONARIO

1. Hue a-&icaciones tiene &a adsorcin.

Cl carbn de madera puede adsorber #randes cantidades de #ases$ especialmente los

que se licGan f!cilmente como el amoniaco$ el anhdrido sulfuroso " el cloro$ " as mismo$

retira sustancias colorantes de ciertas soluciones acuosas. 5tro es el #el de slice obtenidomediante la desecacin de un precipitado de !cido silcico$ se usa en forma particular para

remover la humedad del aire en los lu#ares de conservacin de instrumentos delicados

(. Por5ue es mas con>ia%&e &a isoterma de adsorcin de Lanmuir" a a&tas -resiones deas" -ara &a adsorcin 5umica 5ue -ara &a adsorcin >sica.

Cn la adsorcin fsica esta aumentara si aumentamos la presin parcial del #as "

para la adsorcin qumica la presin del #as no tiene #eneralmente el efecto relatado quepara la adsorcin fsica$ mas que hasta cierto limite que corresponde a la saturacin de la

pelcula monomolecular$ por ello es mas confiable la adsorcin qumica "a que esta casi nose ve afectado por la presin del #as.

(. Hue di>erencias eiste entre &a 5uimisorcion &a >isiorcion.

'uimiosorcin

1omprende la naturalea qumica entre el #as " el adsorbente.

Su calor de adsorcin es mas #rande que / Kcal

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