PROBLEMAS DE ADSORCIÓN.

1. En la adsorción de un gas sobre 15 gr de carbón a 20oC, se determinó con la

isoterma de Langmuir el volumen de gas absorbido en la monocapa, siendo igual

a 0.3067703, el área superficial del carbón es 760 m2 / g y la presión de trabajo 1

atm. ¿Cuál es el área molecular del gas adsorbido? Diga qué volumen del gas se

necesitaría para formar una monocapa completa sobre 1 g. de un adsorbente cuya

área superficial específica fuera 1200 m2 / g en las mismas condiciones de P y T y

usando el mismo gas.

2. Se obtuvieron los siguientes datos de cantidad adsorbida de un soluto sobre cierto

material adsorbente a 25oC, se sabe que el área molecular (σ) es igual a 21 A /

molécula:

C (M) 1 3 5 7 10

Y (mol/g) 1.9895 3.3370 3.8600 4.1380 4.3740

a) Calcule Σ en m2 / g.

b) Calcule Θ a cada concentración.

c) Calcule el valor de Y si la concentración es 10.5 M y diga qué valor de Θ tendrá

el adsorbente a esa concentración.

3. El número de centímetros cúbicos de un gas adsorbidos por 2 g de carbón, a 0oC y

diferentes presiones se tabula a continuación:

P (cm Hg) 30 60 90 120

X (cm3) 29.25 43.50 54.60 64.20

Calcule las constantes de la isoterma de Freundlich.

4. Se trabajó la adsorción de una sustancia sobre carbón a 0oC, a continuación se

reportan los datos obtenidos:

C (M) 0.5 3 4 6 8

Y (mol/g) 1.23899 2.83380 3.65577 4.01738 4.23310

Calcule σ sabiendo que Σ es 3037.73 m2 /g y θ a cada concentración. Diga qué

cantidad de adsorbato se necesitaría para una monocapa completa sobre la

superficie mencionada si el adsorbato tuviera una área molecular de 10-19

m2

/molécula.

5. Se adsorbió un gas sobre muestras de 2 g de un adsorbente cuya área específica se

desea determinar. Trabajando a -183oC y P = 76 cm Hg, se obtuvieron los siguientes

datos:

P (cm Hg) 4.10 7.64 11.70 17.50 23.70 30.60

X (cm3) 1308.58 1409.92 1483.34 1791.76 1968.00 2232.40

Considerando que σ = 16.2 m2 /molécula, calcular Σ y la diferencia entre el calor

de adsorción y el calor de licuefacción del gas adsorbido.

6. Se obtuvieron los siguientes datos para la adsorción de acetona en solución acuosa

sobre carbón a 18oC. Determine cuál de las isotermas se cumple y calcule las

constantes la misma:

Y (mmol/g) 0.208 0.618 1.075 1.500 2.080 2.880

C (mmol/L) 2.34 14.65 41.03 88.62 177.69 268.97

7. Se adsorbió un gas cuya área molecular se quiere determinar, sobre un adsorbente a

20oC y 1 atm. Utilizando el mismo adsorbente y en las mismas condiciones, se

adsorbió otro gas para el cual la cantidad adsorbida en la monocapa fue 0.5 L/g y

cuya área molecular es 8.87 x 10-20

m2 /molécula. Si para el primer gas la cantidad

adsorbida en la monocapa fue 0.3 L/g ¿cuál es su área molecular?

8. Mc Bain y Britton investigaron la adsorción de nitrógeno sobre carbón -77oC y

encontraron que muestras de 0.0946 g de carbón adsorbieron los siguientes pesos de

nitrógeno a las presiones indicadas a continuación:

P (atm) 3.5 10 16.7 25.7 33.5 39.2 48.6

N2 (g) 0.0119 0.0161 0.0181 0.0192 0.0195 0.0196 0.0199

Diga cuál de las isotermas se cumple.

9. La adsorción de nitrógeno sobre una muestra de rutilio a 77K, ha dado los

siguientes resultados:

P/Po 0.02 0.05 0.10 0.20 0.30 0.60 0.80 0.90 0.95

v (cm3/g) 2.1 1.7 3.4 4.2 4.8 6.7 8.0 11.8 20.5

Considerando que σ = 16.2 m2/molécula, calcular Σ y la diferencia entre el calor

de adsorción y el calor de licuefacción del gas adsorbido, si Po = 1 atm.

10. Los siguientes datos corresponden a la adsorción de n-butano a 273K y Po = 1 atm,

por una muestra de polvo de wolframio que tiene un área específica de 65 m2 /g:

P/Po 0.04 0.10 0.16 0.25 0.30

Y (cm3/g) 0.33 0.46 0.45 0.64 0.70

Use la isoterma BET para calcular el área molecular del butano adsorbido para el

recubrimiento de la monocapa.

11. Se obtuvieron los siguientes datos en la adsorción de dodecanol disuelto en tolueno

sobre una muestra de negro de carbón:

C (mol/dm3) 0.012 0.035 0.062 0.105 0.148

X/m (mol/g) 24.1 50.4 69.8 81.6 90.7

Demuestre que los datos se ajustan a la ecuación de Langmuir y calcule θ y Ym.

12. Se midió la adsorción de vapores de butano sobre 1.876 g de un catalizador a 350oC

y se obtuvieron lossiguientes valores:

P (mm Hg) 56.39 89.47 125.22 156.61 179.30 187.46

v (mL) 17.09 20.62 23.74 26.09 27.77 28.30

Calcule el área superficial específica del catalizador en m2/g. Po = 774.4 mm Hg,

To = 0oC, área molecular del adsorbato 44.6 A

2/molécula.

13. En la adsorción de soluciones de acético sobre carbón resultó:

Ci (M) 0.503 0.252 0.126 0.0627 0.0314 0.0157

Ceq (M) 0.434 0.202 0.0899 0.0347 0.0113 0.0033

m (g) 3.96 3.94 4.00 4.12 4.04 4.00

En todos los casos el volumen de solución fue de 200 mL. Pruebe las isotermas de

Freundlich y Langmuir y calcule las constantes de la que se cumpla. En caso de

ser posible calcule θ para cada solución.