FISICOQUIMICA ADSORCION

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS
QUIMICO BACTERIOLOGO PARASITOLOGO
LABORATORIO DE FISICOQUIMICA 
REPORTE DE LABORATORIO:
PRACTICA 10 “ADSORCIÓN 1: ESTUDIO DE LA ADSORCIÓN SOLIDO-LIQUIDO”
Equipo: 2
INTREGRANTES:
>Aguilar Ahuactzin Marco Ulises 
>Campos García Javier Cristopher
> Limón Torres Valle Sandra Paulina 
> Juárez Chávez Nayeli Aylin
Fecha de entrega: 22/10/2018
INTRODUCCIÓN
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 la otra; 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.
Según sus características la adsorción puede clasificarse en dos tipos: 
a) Adsorción física (fisisorción): fuerzas de van der Waalls, ∆H~ 20 KJ/mol, reversible ⇒ desorción ⇐ si T ↑ y P↓, no es de naturaleza específica (sitios activos), formación de multicapas, el adsorbato conserva su identidad. 
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 que sean cambios muy drásticos, es de naturaleza específica (sitios activos), formación de monocapas, el adsorbato puede perder su 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 m dadas, entonces Y (x/m) 
se ve afectada por:
 1. Naturaleza del adsorbato. 
2. Naturaleza del adsorbente. 
3. Naturaleza del disolvente.
 PARTE EXPERIMENTAL
Procedimiento experimental
Para la determinación de adsorción se realizaron soluciones de ácido acético con las concentraciones siguientes: 0.0187, 0.0375, 0.075, 0.15, 0.30 y 0.60 M
Una vez realizadas las soluciones de ácido acético, se pesó 1 gramo de carbón activado y se colocó en un matraz, esto se realizó por septuplicado; al matraz 1 se le añadió agua (Control) y a los matraces restantes se les añadieron 25 mL de las soluciones de ácido acético, dejando un intervalo entre cada matraz de 2 minutos. Estos se taparon y se agitaron de vez en cuando durante 40 minutos. 
Después de haber pasado los 40 minutos, se filtró el contenido de cada matraz, desechando los primeros 3.5 mL del filtrado; de cada uno se tomaron 10 mL y se colocaron en matraces limpios con 2 gotas de fenolftaleína para su posterior valoración con NaOH 0.1N; se anotaron los gastos para cada filtrado y se realizaron los cálculos pertinentes. 
 RESULTADOS, DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Experiencia 1: Método para determinar experimentalmente la adsorción del ácido acético en carbón activado
De acuerdo a la metodología descrita para esta experimentación se obtuvieron los siguientes resultados:
	Tubo
	Concentración de ácido acético
Ci
(mol/L)
	Masa de adsorbente
m
(g)
	Volumen de ácido acético
(L)
	Cantidad de NaOH que se gastó en la titulación
(mL)
	Concentración de ácido después de la adsorción
Cf
(mol/L)
	Adsorción
a
(moles/g)
	
	Testigo
	-
	1
	-
	1.9
	-
	-
	-
	1
	0.0187
	1
	0.025
	0.5
	0.005
	3.425x10-4
	54.59
	2
	0.0375
	1
	0.025
	2.1
	0.021
	4.125x10-4
	90.90
	3
	0.075
	1.07
	0.025
	5
	0.05
	6.25x10-4
	120
	4
	0.15
	1
	0.025
	11.1
	0.11
	1x10-3
	150
	5
	0.30
	1.1
	0.025
	24.4
	0.24
	1.4x10-3
	214.28
	6
	0.60
	1
	0.025
	51.2
	0.512
	2.2x10-3
	272.72
	Tubo
	ln Ci
(mol/L)
	ln a
(moles/g)
	Testigo
	-
	-
	1
	-3.979
	-7.979
	2
	-3.283
	-7.793
	3
	-2.590
	-7.377
	4
	-1.897
	-6.907
	5
	-1.203
	-6.571
	6
	-0.510
	-6.119
Tabla 1. Datos obtenidos y calculados experimentalmente de la adsorción de ácido acético
Con los datos obtenidos de la Tabla 1 se puede comprobar si se cumple la ecuación de Langmuir y la ecuación de Freundlich.
Ecuación de Langmuir 
La ecuación de Langmuir está dada por:
· Ecuación empírica de Langmuir
Gráfica 1. Isoterma de Langmuir, Ci /a contra concentración de ácido acético 
Observando el isoterma de Langmuir obtenido podemos notar que la forma en la que se lleva a cabo el fenómeno de adsorción del carbón activado (quien en este caso fue el adsorbato) sobre el ácido acético (adsorbente) toma en cuenta las siguientes consideraciones:
· Las fuerzas de interacción de las moléculas del carbón activado con la superficie del ácido acético son iguales en toda su extensión, esto quiere decir que se genera una superficie homogénea.
· Las moléculas que se han adsorbido en la superficie se distribuyen formando una monocapa cuyo espesor es el de una molécula. Cuando la superficie está completamente llena, l adsorción se detiene.
· No hay interacciones entre las moléculas adsorbidas.
· La adsorción es localizada.
Así mismo es importante mencionar que factores como la temperatura y la presión deben mantenerse constantes para que se cumpla lo establecido en el isoterma de Langmuir. En este caso la temperatura se mantuvo a 21°C y la presión a 0.75 atm, lo que nos permitió llevar a cabo correctamente el proceso, de igual forma podemos observar que la pendiente generada al graficar los datos obtenidos en el proceso de adsorción fue positiva.
Datos de la regresión lineal: 
· a= 81.825
· b= 348.405
· r= 0.9584
· Obteniendo el valor de a partir del valor de “b”
· Obteniendo el valor de a partir del valor de “a”
Cálculo de la superficie del carbón activado
 
El carbón activado posee una estructura cristalina reticular extremadamente porosa, por lo que puede desarrollar áreas superficiales extremadamente grandes por gramo de carbón. Al calcular la superficie del mismo pudimos comprobar lo anterior mencionado.
Cálculo del ΔG del proceso de adsorción 
Con el cálculo de podemos comprobar que el proceso de adsorción llevado a cabo fue un proceso espontáneo.
Ecuación de Freundlich 
La ecuación de Freundlich está dada por:
En su forma lineal:
Gráfica 2. Isoterma de Freundlich, ln a contra ln Ci 
Con la ecuación de Freundlich podemos establecer una relación entre la concentración de un soluto en la superficie del adsorbente, con la concentración del soluto en el líquido con el que está en contacto.
Datos de la regresión lineal: 
· a= -5.882
· b= 0.553
· r= 0.9948
El exponente 1/n es adimensional, tiene valor menos que uno, y se relaciona con la intensidad de la adsorción. En general, en sistemas que siguen la isoterma de Freundlich la adsorción ocurre con la formación de multicapas, en lugar de sólo una monocapa.
1.-¿Cuál de las ecuaciones concuerda mejor con los datos experimentales? ¿Por qué?
Para esto se realizó 2 gráficas para observar el comportamiento de los datos, utilizando la Isoterma de Langmuir, Ci /a(grafica 1) contra concentración de ácido acético y la Isoterma de Freundlich, ln a contra ln Ci (grafica 2) presentadas en el desarrollo de los resultados.
Se realizó la regresión lineal para cada uno de las gráficas dando como resultado que la mejor ecuación para los datos obtenidos es la ecuación de freundlich obteniendo r (correlación lineal) de r= 0.9948 
La isoterma de langmuir dice que solo es posible usarla si la adsorción ocurre en una monocapa cuando la superficie del adsorbente es homogéneo y si no hay interacción entre las moléculas del adsorbato pero esto que se plantea no concuerda debido a que gran parte de la superficie de los sólidos son heterogéneas siendo freundlich el que toma en cuenta estas características y se adecua a los datos experimentales. 
CONCLUSIÓN
La adsorción es un fenómeno de superficie, en el cual se ponen en contacto un sólido con un líquido, depositándoseeste en la superficie del solido; en la practica el carbón activado actuó como el adsorbente, mientras que el ácido acético actuó como el absorbato, demostrándose por medio de titulaciones que las moléculas de ácido acético se quedaron en la superficie del carbón activado, por medio de una adsorción física en la cual hubieron interacciones entre las moléculas del tipo Van der Waals, es decir, interacciones débiles. 
BIBLIOGRAFIA:
1. (En línea), disponible en: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Unidad3Adsorcion_19664.pdf 
2. (En línea), disponible en: 
http://apuntescientificos.org/adorcion-ibq2.html 
54.59 90.9 120 150 214.28	1.8700000000000012E-2	3.7500000000000006E-2	7.5000000000000011E-2	0.15000000000000008	0.30000000000000016	54.59	90.9	120	150	214.28	Concentración de ácido acético
(mol/L)
Ci /a (g/L)
-7.979 -7.793 -7.377 -6.907 -6.571 -6.119	-3.9789999999999996	-3.2829999999999999	-2.59	-1.897	-1.2029999999999998	-0.51	-7.979000000000001	-7.7930000000000001	-7.3769999999999998	-6.907	-6.5709999999999997	-6.1189999999999989	ln Ci (mol/L)
ln a (moles/g)