teoria de adsorción
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Adsorcion-teoria de preguntas y respuestas de adsorcionTRANSCRIPT
Adsorción
DEFINICIONES ELEMENTALES
PREGUNTA RESPUESTA
¿Cómo se clasifican los adsorbentes por el tamaño
de sus poros?
- Microporos: menores a 2 nm
- Mesoporos: entre 2 y 50 nm
- Macroporos: mayores de 50 nm (típicamente 200 a
2000 nm) ¿Cómo se comportan los coeficientes de actividad
en una solución electrolítica?
En una solución electrolítica debido a las fuertes
interacciones de largo alcance existentes entre los
iones en la disolución, los coeficientes de actividad
difieren bastante de la unidad incluso en disoluciones
diluidas
¿Cómo varia la adsorción en función de la
temperatura?
Dado que los procesos de adsorción son generalmente
exotérmicos, al aumentar la temperatura disminuye la
cantidad adsorbida
¿Cuáles de los siguientes ácidos se adsorbe en
mayor proporción en carbón activado. Explique su
respuesta? Ácido acético (Ka = 1.8E-5), Ácido
occiacético (Ka = 1.5E-4) ó HCN (Ka = 4.9E-10)
La constante de disociación esta asociada al número de
especies iónicas libres en solución por unidad de
concentración, lo cual es inversamente proporcional al
grado de adsorción que el carbón activado presenta,
debido a que este adsorbente posee mayor afinidad con
compuestos No Polares. Por tanto el ácido occiacético
es el que se adsorbe en mayor proporción, seguido del
ácido acético y por último el HCN.
¿Cuáles son las tres etapas del proceso de adsorción
en el carbón activado?
- Macro transporte
- Micro transporte
- Adsorción
¿De qué factores depende la actividad de la
adsorción?
Nivel de actividad de la adsorción depende de la
concentración de la sustancia en el agua, la
temperatura y la polaridad de la sustancia. Una
sustancia polar (lo que significa que es soluble en
agua) no puede ser eliminada o es malamente
eliminada por el carbón activo, una sustancia no polar
puede ser totalmente eliminada por el carbón activo.
¿Es posible realizar adsorción gaseosa con Helio?
Explique.
No es posible, ya que el helio es un gas noble y por
tanto no es posible que actúen fuerzas de atracción de
Van der Waals o de enlaces químicos sobre el, es
imposible que el helio (o cualquier gas noble) forme
compuestos o enlaces sobre cualquier superficie
debido a que sus niveles energéticos están completos
¿Qué diferencia existe entre la absorción de gases
de la adsorción de superficie en términos
fisicoquímicos?
Tanto la absorción como la absorción, son fenómenos
provocados por una diferencia de potencial químico,
en el caso de la absorción, el soluto migrante, posee
menor potencial químico en la fase absorbente que en
el gas, produciéndose así el movimiento de partículas
desde este último hasta la fase absorbente. En el caso
de la adsorción el soluto presenta menor potencial
químico en la superficie que en el gas donde se
encuentra, obligándolo a adherirse, para igualar el
potencial.
¿Qué efecto tiene la superficie del adsorbente y la
concentración del adsorbato en la adsorción?
Al aumentar la superficie de adsorbente y la
concentración de adsorbato, aumenta la cantidad
adsorbida.
¿Qué es la cinética de adsorción? Una isoterma involucra concentración y cantidad
adsorbida especifica. La cinética se determina con el
método diferencial para múltiples tiempos, y tiene la
misma forma exponencial, análogamente a la ecuación
q=kcn pero n y k son distintos
¿Qué es una isoterma de adsorción? Mencione 3
que conozca.
Relación entre la cantidad adsorbida (x) y la
concentración (c) de la disolución en el equilibrio;
Freundlich, Langmuir y BET. La relación entre la
cantidad de sustancia adsorbida por un adsorbente y la
presión o concentración de equilibrio a una
temperatura constante se denomina isoterma de
adsorción
¿Qué isotermas se explican como adsorciones en
capas multimoleculares?
Isotermas de Brunauer, Emmentt y Teller
¿Qué tipos de relaciones interfásicas existen en la
adsorción?
Gas – Sólido, Líquido – Sólido
A través de sus respectivas gráficas describa los
tipos de adsorción existentes y clasifíquelas como
adsorciones químicas o físicas.
Tipo 1: Adsorción Química
Tipo 2: Adsorción Física
Tipo 3: Adsorción Física
Tipo 4: Adsorción Física
Tipo 5: Adsorción Física
Ver libro página 827
Defina: adsorción, adsorbato, adsorbente y
desorción.
Se llama adsorción al fenómeno de acumulación de
partículas sobre una superficie. La sustancia que se
adsorbe es el adsorbato y el material sobre el cual lo
hace es el adsorbente. El proceso inverso de la
adsorción es la desorción.
Describa a través de una ecuación la isoterma de
Freundlich.
X/m =KCn.
X/m =sustancia adsorbida por gramo de carbón activo
ce =diferencia de concentración (entre antes y después)
k, n = constantes específicas.
Escriba la ecuación de la isoterma de Freundlich,
identificando sus términos. nkC
1
Donde
: sustancia adsorbida por gramo de carbón activo
C : diferencia de concentración (entre antes y después)
nk, : constantes específicas
Establezca la diferencia entre adsorción y absorción,
ejemplifique ambos términos.
Cuando una sustancia se adhiere a una superficie se
habla de adsorción, es este caso, la sustancia se adhiere
a la superficie interna del carbón activo. Cuando la
sustancia es absorbida en un medio diferente esto es
llamado absorción. cuando un gas es atraído dentro de
una solución se habla de absorción
Explique la variación de la velocidad de adsorción
al haber cambio de temperatura y de la cantidad
adsorbida.
La adsorción es un proceso rápido cuya velocidad
aumenta la temperatura, pero desciende cuando
aumenta la cantidad adsorbida.
Explique en términos termodinámicos los valores de
G, H y S del fenómeno de la adsorción.
La adsorción es un proceso espontáneo, es decir G es
negativa, y en general esta asociada con un aumento en
el orden del adsorbato, lo que significa que S es
negativa, por lo cual y de acuerdo con la ecuación
G=H - TS, es generalmente exotérmica, lo que
quiere decir que H es negativo.
Explique gráficamente como se comporta la
velocidad de adsorción en función de la temperatura
para una interfase líquido - sólido.
Explique gráficamente como se comporta la
velocidad de adsorción en función de la temperatura
para una interfase líquido - sólido.
Explique gráficamente el comportamiento del nivel
de adsorción en función de la solubilidad del
adsorbato en la fase de donde se extrae.
Mencione 2 diferencias entre la adsorción química y
física. (que no sea el tipo de fuerzas de interacción
entre moléculas)
1. La adsorción física es la más frecuente, mientras que
la adsorción química se manifiesta, únicamente,
cuando el adsorbente y el adsorbato tienden a formar
un compuesto.
2. El proceso de adsorción física puede invertirse con
facilidad; por el contrario, la adsorción química es
difícil de revertir y generalmente tiene lugar con
mayor lentitud que en el caso anterior.
3. La adsorción física está asociada con una entalpía de
adsorción numéricamente inferior a -40 kj mol-1,
mientras que valores numéricamente mayores a -80 kj
mol-1 son característicos de la adsorción química.
4. La entalpía de adsorción física es comparable a la
entalpía de condensación, mientras que la entalpía de
adsorción química es comparable a la entalpía de las
reacciones químicas.
5. La capa adsorbida en la adsorción física puede
variar en espesor, desde una molécula a muchas
moléculas, debido a que las fuerzas de Van der Waals
se pueden extender desde una capa de moléculas a
otras. En cambio, la adsorción química no puede, por
sí misma, dar lugar a una capa de más de una molécula
de espesor, debido a la especificidad del enlace entre el
adsorbente y el adsorbato.
Mencione 3 propiedades que debería tener un
adsorbente ideal.
- Debe ser afín con la mayor cantidad posible
de sustancias para adsorber.
- Debe poseer la menor afinidad posible con la
fase o solvente de donde se obtiene el
adsorbato.
- Debe ser fácil de recuperar.
- La forma de su partícula debe ser tal, que su
área superficial sea máxima, y su volumen
sea mínimo.
Mencione dos factores que afectan en la adsorción
de compuestos presentes en el agua.
1. El tipo de compuesto que desee ser eliminado. Los
compuestos con elevado peso molecular y baja
solubilidad se absorben más fácilmente.
2. La concentración del compuesto que desea ser
eliminado. Cuanto más alta sea la concentración, más
carbón se necesitará.
3. Presencia de otros compuestos orgánicos que
competirán con otros compuestos por los lugares de
adsorción disponibles.
4. El pH del agua. Por ejemplo, los compuestos ácidos
se eliminan más fácilmente a pHs bajos.
Para mejorar la capacidad de adsorción, determine
para cada uno de los siguientes factores, como se
lograría este efecto: temperatura, presión y
humedad.
Temperatura: cuanto más baja sea la temperatura,
mejor será la capacidad de adsorción.
Presión: cuanto mayor sea la presión, mayor será la
capacidad de adsorción.
Humedad: cuanto más baja sea la humedad, mayor
será la capacidad de adsorción.
Por definición, ¿es posible afirmar que el grado de
adsorción es una propiedad coligativa?
Una propiedad coligativa se define idealmente como:
todo aquel fenómeno en solución, proporcional al
número de partículas disueltas, y que no depende de la
naturaleza del soluto. En el caso del grado de
adsorción, este si depende de la naturaleza del soluto,
pues es la relación electrostática con el disolvente, la
que hace posible la adsorción.
Teniendo en cuenta a las fuerzas de interacción
entre las moléculas de adsorbente y adsorbato, se
acepta la existencia de dos tipos fundamentales de
adsorción, ¿cuales son? explique cada una.
Cuando estas fuerzas son del tipo dipolo-dipolo,
dipolo-dipolo inducido o fuerzas de dispersión, se usa
el término de adsorción física, cuando las fuerzas son
enlaces covalentes se aplica el término de adsorción
química.
JUSTIFICACION DEL MÉTODO
PREGUNTA RESPUESTA
¿Cuál es el objetivo de realizar la experiencia dos
diferentes temperaturas?
Para analizar el efecto que tiene la temperatura sobre
el grado de adsorción en condiciones controladas.
¿Que otro método se puede utilizar para cuantificar la
cantidad de Ácido Acético adsorbida?
- Medición de conductividad eléctrica en el
agua.
- Precipitación de una sal de acetato insoluble
en agua, y posterior cuantificación.
¿Qué tipo de adsorción se observa en la práctica de
laboratorio, física o química? Explique
Evidentemente para esta práctica se estará utilizando
la adsorción física, ya que la adsorción se utilizará
como un proceso de separación, ya que para
recuperar el adsorbente y la sustancia adsorbida es
necesaria una separación de la mezcla, ya que lo que
se adhiere al carbón activado (utilizado como sólido)
son las moléculas y no los iones de adsorbato
En el sistema a estudiar quien es el adsorbente y
quien el adsorbato, ¿cómo logrará que estos lleguen
al equilibrio?
Adsorbente es el carbón activado y adsorbato es el
ácido acético, los cuales se dejarán reposar el
sistema durante un día completo a temperatura
constante.
Explique la selección de un adsorbente según el tipo
de adsorbato que se tiene, mencione por lo menos
dos ejemplos además de los contenidos en la práctica
Para seleccionar el adsorbente, debe tomarse en
cuenta, la naturaleza polar del adsorbato y
seleccionar uno que posea la máxima afinidad.
Ejemplos: Para ácido acético y otros compuestos
polares, se recomienda un adsorbente polar como el
gel de sílice, sulfato de bario, vidrio o cuarzo, para
adsorber hexano o compuestos similares (no polares)
se recomienda el carbón activado.
Justifique la forma de agitación de las soluciones de
ácido acético con carbón activo.
Debe hacerse en forma lenta, para evitar la formación
de vórtices, que provoquen la disminución de la
adsorción, además debe hacerse durante un periodo
de tiempo considerable para maximizar su efecto.
JUSTIFICACIÓN DE REACTIVOS
PREGUNTA RESPUESTA
¿De qué depende el grado de adsorción del carbón
activo y en qué tipo de sustancias es más efectivo?
El grado de adsorción depende del peso molecular
del adsorbato, el carbón activo es mucho mas
eficiente en no electrolitos que en electrolitos desde
una solución.
¿Por qué se puede usar el carbón activado para la
adsorción de ácido acético?
¿Qué característica posee el carbón activo para que
sea utilizado en el proceso de adsorción en la
industria?
El carbón activo se produce específicamente para
alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500
- 1500 m 2 /g). esta superficie interna grande hace que
el carbón tenga una adsorción ideal
Escriba por lo menos tres adsorbentes diferentes que
se puedan utilizar con el adsorbato propuesto en la
práctica.
- Gel de sílice
- Sulfato de bario
- Vidrio o cuarzo
Justifique el uso de las cantidades tanto de carbón
activado como de ácido acético.
PARAMETROS
PREGUNTA RESPUESTA
¿Qué significado tiene la cantidad de NaOH
requerido para titular las soluciones?
Permite determinar la cantidad de acido acético aun
existente en las soluciones.
De argumentos que aprueben o desaprueben el uso de
la isoterma de Langmuir en la presente práctica.
Describa con amplitud el procedimiento acompañado
de las ecuaciones necesarias que le permitirán
calcular la isoterma de adsorción.
Describa con detalle el procedimiento que utilizara
para calcular la concentración al equilibrio del
adsorbato utilizado
Escriba los parámetros de medición y los de control
para esta práctica, indicando el instrumento para su
determinación.
Explique como se cuantifica el grado de adsorción en
el desarrollo de la practica, ¿se podrá utilizar este
método con otro soluto como el Hexano? Explique.