Embed Size (px)
DESCRIPTION
adsorcion
Citation preview
28/10/2015 Adsorción
http://apuntescientificos.org/adsorcionqbp.html 1/3
ADSORCIÓN
La adsorción es el fenómeno de concentración (depósito) de una sustancia (adsorbato o soluto) sobre la superficie de un sólido o unlíquido (adsorbente).
La adsorción se debe a la presencia de fuerzas intermoleculares sin balancear, de las moléculas que se encuentran en la superficie de unsólido o un líquido (interfase), por lo cual atraen a las moléculas de otras sustancias con las que se ponen en contacto, equilibrando deesta manera las fuerzas atractivas y disminuyendo la energía superficial. La interfase puede ser:
Sólido – gas.Sólido – líquido.Líquido – gas.
Líquido – líquido.
La adsorción puede ser física (fisisorción) o química (quimisorción):
ADSORCION FISICA ADSORCION QUIMICA
1. Interacciones débiles adsorbato – adsorbente,del tipo Van der Waals, dipolodipolo, puentes dehidrógeno.
1. Enlaces fuertes, del tipo covalente (se forma unnuevo compuesto).
2. Adsorción reversible. 2. Generalmente irreversible.
3. Formación de mono o multicapas. 3. Formación de monocapas.
4. Calor de adsorción (entalpía) relativamentebajo, ∆H = 1 – 10 kcal/mol.
4. Calor de adsorción elevado, ∆H = 50 – 100kcal/mol.
Ejemplos: adsorción de agua sobre el desecantesilica gel, vapores de disolventes sobre Cactivado, depósito de vapor de agua sobre vidrios, espejos,etc.
Ejemplos: formación de óxido de Fe, por lareacción del oxígeno con la superficie de objetosde Fe, algunas reacciones específicas de catálisis,reacciones covalentes para inmovilizar enzimas,etc.
La cantidad de soluto adsorbido es función de la naturaleza y área específica superficial del adsorbente y del soluto, así como de lapresión (P) ó concentración (C) de este último y de la temperatura del sistema.
A temperatura constante, se obtienen las isotermas de adsorción, que cuantifican la adsorción en función de la concentración del solutoen el equilibrio y se representan gráficamente.
La cantidad de soluto adsorbida, se denota por la letra a.
Las isotermas experimentales que más comúnmente se obtienen, son:
Tipo I
Isoterma monomolecular
Isoterma de Langmuir.
Tipo II Isoterma polimolecular.
Isoterma de B.E.T.
Tipo III
Isoterma que se presentacuando existe baja
interacción adsorbato –adsorbente
Existen diferentes modelos matemáticos para describir las isotermas que se obtienen experimentalmente. Cada modelo contempla unaserie de consideraciones, como se menciona a continuación:
28/10/2015 Adsorción
http://apuntescientificos.org/adsorcionqbp.html 2/3
Isoterma de adsorción de Henry
Temperatura constante.Superficie lisa y homogénea.Superficie “infinita” (adsorción sinrestricciones).No existen interacciones entre las moléculasadsorbidas.
La isoterma de Henry, establece que la adsorción es directamente proporcional a la concentración del soluto. Este modelo,linealiza la primera parte de una isoterma experimental del Tipo I ó del Tipo II, y por lo tanto, sólo se aplica a muy bajasconcentraciones.
Isoterma de adsorción de Langmuir
Temperatura constante.Adsorción localizada, sólo en sitios definidos(activos) de la superficie.La superficie es homogénea y se forma unamonocapa, asumiendo que cada sitio de adsorciónpuede adherir sólo una molécula de adsorbato.La energía de adsorción es la misma para todoslos sitios de adsorción.
No existe interacción entre las moléculaadsorbidas.
La isoterma de Langmuir linealiza la isoterma delTipo I.
La adsorción máxima (am) indica la máxima capacidadde adsorción (saturación monomolecular) deladsorbente.
Ecuación de Langmuir linealizada
Donde:a = cantidad de soluto adsorbida.P ó C = presión ó concentración del adsorbato.K = constante de Langmuir.am = adsorción máxima.
Isoterma empírica de adsorción de Freundlich
Temperatura constante.Superficie rugosa (microporosa).Distribución exponencial de la energía de lossitios de adsorción.No supone la formación de una monocapa.
Donde:a = cantidad de soluto adsorbida.1/n = constante que representa la velocidad desaturación del adsorbato.
m = constante empírica que indica la capacidad deadsorción y la afinidad del adsorbato por el adsorbente.
Ecuación de Freundlich linealizada
Aunque la isoterma de Freundlich linealiza la isoterma del Tipo I,no predice la adsorción máxima y presenta desviaciones avalores elevados de adsorción.
Isoterma de adsorción de Brunauer, Emmet y Teller (BET)
La ecuación de BrunauerEmmettTeller se emplea rutinariamente para la determinación del área específica superficial totalde un adsorbente.
Este modelo de adsorción linealiza la isoterma del Tipo II.
En la teoría de BET se amplía la teoría del modelo de monocapa de Langmuir mediante la introducción de ciertassuposiciones, que incluyen adsorción en multicapa y la condensación capilar.
La adsorción en la primera capa tiene lugar sobre sitios en la superficie de energía homogénea.Las moléculas adsorbidas en la primera capa actúan como sitios de adsorción de la segunda capa y así sucesivamente,lo que en el caso mas simple se aproxima a un espesor infinito conforme la presión de vapor Pv, se aproxima a lapresión de vapor de saturación del líquido, Pº (presión de vapor de líquido puro).Las características de condensación y evaporación son idénticas en todas las capas excepto en la primera. El calor deadsorción en la segunda y demás capas son iguales al calor de condensación del gas (DHv).
a = cantidad de soluto adsorbida.am = adsorción máxima, cuando se forma la monocapa.C = es una constante que relaciona el calor de adsorción de la primera capa y el calor de adsorción de las multicapas capas(DHv).
HISTERESIS
28/10/2015 Adsorción
http://apuntescientificos.org/adsorcionqbp.html 3/3
El fenómeno de histéresis se manifiesta cuando la isoterma de adsorción no coincide con la isoterma de desorción.
Esto se debe a la presencia de microporos en la superficie, que provoca condensación capilar del adsorbato y entonces, la desorción selleva a cabo bajo la presión del líquido puro, Pº.
Regreso a Adsorción
Regreso a Isoterma de Henry
Regreso a Isoterma de Langmuir
Regreso a Isoterma de Freundlich
Regreso a Isoterma B.E.T.
