Adsorción Del ácido Acético Sobre Carbón Vegetal A Partir De Soluciones Acuosas

II. Introducción

La química-física de superficies, es aquella disciplina que se encarga de estudiar fenómenos de superficie, que se producen debido a la presencia simultánea de dos o más estados de la materia que están en contacto y generan interfases.

La adsorción se define como un fenómeno fisicoquímico por el cual las moléculas de un gas, un líquido o de una sustancia disuelta se fija a la superficie de un sólido por una unión química o física. La sustancia que será adsorbida se denomina adsorbato y el material que adsorberá al adsorbato se denomina adsorbente.

Existen dos tipos de adsorción la de que tipo química y la de tipo física. La adsorción química o quimisorción ocurre cuando se forman enlaces químicos entre las sustancias que interactúan, entre el adsorbato y adsorbente, es decir ocurre una reacción química donde se utilizan electrones de enlace. Además los calores de adsorción son altos y oscilan entre los 10-200 Kcal /mol, son procesos que se realizan a altas temperaturas o moderadamente altas, donde la temperatura es determinante en el desarrollo del proceso. En este tipo de interacción la adsorción depende tanto de la concentración del soluto como del área del sólido. Es un proceso irreversible y se forman monocapas de adsorbato.

En la adsorción de tipo física o fisisorción las moléculas gaseosas se unen a la superficie del sólido mediante fuerzas de Wan der Waals débiles, además los calores de adsorción son bajos y oscilan entre 1-10 Kcal / mol, son procesos que se realizan a bajas temperaturas muy cercanas al punto de ebullición del adsorbato. La temperatura no es determinante en el desarrollo del fenómeno. Es un proceso de tipo reversible y se forman multicapas de adsorbato.

Como un ejemplo de adsorbato se encuentra el carbón activado, que se utiliza en una amplia gama de aplicaciones debido a su habilidad de adsorber casi todo tipo de sustancias orgánicas, metales e iones.

Analizando termodinámicamente, se encuentra que la adsorción es un proceso exotérmico, motivo por el cual se aprecia una disminución de la energía libre de Gibbs, Gads<0,y la disminución de los grados de libertad del adsorbato al unirse a la superficie del sólido, por lo tanto se observa que la entropía también es menor que cero,Sads<0,y así de acuerdo a la relación fundamental de la energía libre de Gibbs, se tiene,

∆G=∆H-T*∆S

Por lo tanto, la variación de entropía deber ser negativo, ∆H<0, para que el proceso sea exotérmico. Así se dice que las interacciones atractivas substrato-adsorbato son fuerza termodinámicamente de la adsorción.

La descripción cuantitativa de un fenómeno de adsorción en equilibrio hace uso de relaciones con temperatura constante, isotermas. Las isotermas de adsorción son útiles para obtener otras propiedades termodinámicas y/o el área superficial del substrato.

Para el caso de adsorción en disolución, las principales isotermas son la de Langmuir y la de Freundlich. La isoterma de Langmuir tiende a un límite en la adsorción, que se puede interpretar como el recubrimiento completo de la superficie por una cantidad máxima de moles, nmax, que corresponde al límite de la monocapa (Fig. n°1). La isoterma de Langmuir es típica de las superficies homogéneas, en el caso de superficies heterogéneas la isoterma no presenta un límite claro.

Para el caso de superficies heterogéneas la utilización de la isoterma de Freundlich es más utilizada, en particular la adsorción de moléculas pequeñas sobre carbón activado es un proceso intermedio entre la isoterma de Langmuir y la de Freundlich.

Figura

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