PRÁCTICA N° 7: ADSORCIÓN
LABORATORIO DE ELECTROQUÍMICA
INTRODUCCIÓN En este experimento se determina cual es la capacidad que tiene el carbón activado de adsorber ácido acético en soluciones acuosas a diferentes concentraciones. Esto permite determinar el tipo de adsorción que se genera y si el adsorbente es el adecuado con respecto al soluto a adsorber. El presente proceso experimental cubre temas de físico química en experiencias educativas que se encuentran en el plan de estudios, tales como…. Para ejecutar adecuadamente esta práctica es primordial conocer y comprender los conceptos básicos del tema, cálculos básicos y un previo conocimiento de o una hipótesis de lo que ocurrirá durante el proceso experimenta; todo eso sin olvidar los conocimientos que se requieren para trabajar en el laboratorio, tales como las medidas de seguridad que se deben tener al trabajar allí, conocer todo el material que se va a ocupar, y las soluciones a utilizar; cómo prepararlas, cuándo ocupar la campana de extracción, etiquetarlas, saber en dónde conservarlas y las medidas necesarias al trabajar con ellas.
OBJETIVO La realización de esta práctica trae como objetivo estudiar el proceso de adsorción del ácido acético, por contacto con carbón activado, mismo que fue titulado contra NaOH . Pesado el carbono con diferente peso, necesaria para calcular la isoterma de Langmuir y la de Freundlich , para el estudio de la misma. Este tipo de experimentos se realizan a nivel laboratorio con la finalidad de determinar si un adsorbente es adecuado para separar un soluto o un gas específico de una solución determinada. Afortunadamente, esta práctica podrá ser realizada en el laboratorio de físico -química; El laboratorio cuenta con los materiales necesarios y soluciones a las cuales solo hace falta cambiar su concentración para cumplir con los requisitos de dicha práctica (Ácido acético –CH3 COOH- e hidróxido de sodio –NaOH-).
Dr. Miguel Ángel Ríos Enríquez Ing. Química Sección 403 Equipo No. 3 Bello Hernández Daniel Alejandro Canseco Lázaro Luis García Subiaur Cinthia Méndez García Eduardo Artunal Santiago Coatzacoalcos, Ver. 24 de Mayo de 2015
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Análisis de resultados Al introducir diferentes cantidades del adsorbente (carbón activado) con la misma concentración 0.1 M de ácido acético se construyen las isotermas de Langmuir y Freundlich, se considera que los datos obtenidos experimentalmente tienen un grado de error puesto que se supone en el equilibrio de la adsorción y la temperatura de adsorción es constante, el tiempo de agitación es igual para todas las muestras. Número de muestra 1 2 3 4
Masa inicial de carbón activado 1.0045 2.0015 3.0035 4.0151
Masa final de carbón activado(con papel filtro) 1.9851 3.0091 4.0366 5.0782
En la adsorción la mayor parte de los fenómenos se reducen a dos tipos principales. Estos dos tipos surgen según sean las fuerzas que fijan las moléculas del adsorbato (sustancia que se adsorbe), esencialmente físicas, o se forman auténticos enlaces químicos, al producirse la adsorción. De esta forma aparecen las llamadas adsorción física (fisisorción) y adsorción química (quimisorción).En la práctica realizada se efectúa la adsorción física, en este fenómeno de adsorción el adsorbato y la superficie del adsorbente (material que adsorbe) interactúan sólo por medio de fuerzas de van der Waals, descartando el fenómeno de adsorción química debido a que no existe reacción entre las moléculas del absorbente y las del absorbato. Las isotermas de Langmuir y Freundlich se ajustaron linealmente para obtener una función matemática que trate de seguir el comportamiento de los datos obtenidos experimentalmente.
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Muestra 1 2 3 4
m/x 33.5 35.1 36.4 41.1
1/c 12.5 16.129 22.222 28.571
La cantidad del adsorbente es directamente proporcional con la cantidad adsorbida a pesar de que es la misma concentración en las 4 soluciones se obtienen diferentes cantidades de ácido acético adsorbido, el factor de determinación (R 2) debe ser cercano a uno para obtener un ajuste lineal adecuado a los datos experimentales. Más adelante se comparará con el coeficiente de determinación de la isoterma de Freundlich y nos ayudará a elegir la isoterma que se adecúe a nuestra práctica.
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Al construir el gráfico de la isoterma de Freundlich se obtiene el siguiente gráfico:
En el caso de la Isoterma de Langmuir se graficó m/x (gramos de adsorbente por gramos absorbidos) vs 1/C y se obtuvo un ajuste a una recta que arrojó una correlación de 0.9369.Para la Isoterma de Feundlich, se graficó Log10(x/m) vs Log10(C); realizando el mismo tipo de ajuste que en la Isoterma de Langmuir (una recta) el factor de correlación fue de 0.9018.
Muestra 1 2 3 4
Log x/m -1.5245 -1.5451 -1.5608 -1.6143
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log c -1.0969 -1.2076 -1.3468 -1.4559
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Al realizar una comparación entre los coeficientes de determinación entre las dos isotermas se obtiene que la isoterma de Langmuir es la que se ajusta mejor al comportamiento de la adsorción física. Cabe señalar que la isoterma de Langmuir es más usada en representar adsorciones químicas, aunque esta práctica es una adsorción física porque no ocurre reacción entre las moléculas del adsorbente y las del adsorbato. El resultado que se obtuvo permite decir que la superficie del carbón activado es uniforme y que se formó una sola capa de absorbato durante la adsorción. Además, una de las características de la fisiadsorción es la formación de varias capas de absorbato sobre la superficie (multicapas), esta diferencia se puede atribuir a que el tiempo de agitación no fue suficiente o adecuado para que se alcanzara el equilibrio necesario para que se formaran las multicapas, por lo que sólo se logró la formación de una capa.
Conclusiones El resultado de esta práctica fue encontrar la isoterma que más se ajustara a los datos experimentales de la adsorción del ácido acético con carbón activado, la isoterma que tiene una mejor representa a los resultados experimentales es la de Langmuir con un R 2 de 0.9369 aunque la isoterma de Freundlich también es una buena representación de la practica con un R 2 de 0.9018. La Isoterma de Freundlich sería la apropiada para representar el experimento, ya que esta es característica de la fisiadsorción. Otra característica de este tipo de adsorción es la formación de multicapas; pero en este caso la suposición de la formación de una monocapa es apropiada ya que este hecho se atribuye a que el tiempo de agitación y contacto (20 minutos) no fue suficiente para establecer el equilibrio, logrando de esta manera afectar los resultados.
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Referencias bibliográficas: SKOOG, D.; WEST, D. y HOLLER, F. (1995). "Química Analítica", McGraw Hill. Sexta Edición. Págs. 308-316. Atkins, P.W., Fisicoquímica, 3a edición, Addison-Wesley Iberoamericana, EUA, 1991. Glasstone, S., Tratado de Química Física, séptima edición, Ediciones Aguilar, Madrid, 1968. Direcciones web: http://www.chem.arizona.edu/tpp/adsorcioneq http://www.monografias.com/trabajos88/isoterma-adsorcion/isotermaadsorcion.shtml https://www.scribd.com/doc/43572556/adsorcion-con-carbon-activado
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