DETERMINACIÓN DE ISOTERMA DE ADSORCIÓN DEL NITRATO DE COBRE SOBRE CARBÓN ACTIVADO

Práctica 8. DETERMINACIÓN DE ISOTERMA DE ADSORCIÓN DEL NITRATO DE COBRE SOBRE CARBÓN ACTIVADO .

Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Instituto de Ciencias Biomédicas, Departamento de

Ciencias Químico-Biológicas, Programa de Licenciatura en Química.

Laboratorio de Fisicoquímica II. M.I. Claudia Avitia

E.Q. Blanca Selenis Cabello Ribota 121451

Resumen

En esta práctica se realizaron varias diluciones de Nitrato de Cobre, a concentraciones 0.01, 0.02, 0.03, 0.05 y 0.07, luego estas se dejaron reaccionar por media hora con 1.5g de carbón activado, midiendo absorbancias antes y después del tratamiento con el carbٕón, a partir de la ecuación de la recta de la curva de calibración con las concentraciones finales se calculó la concentración final de cada solución, y con los datos obtenidos se calcularon el número de moles adsorbidos, y se hicieron modelos de isotermas de adsorción de Langmuir y de Freudlinch, pero debido a que la curva de calibración no fue bien realizada por problemas con el espectrofotómetro el resto de los datos obtenidos no permitieron que los datos se ajustaran a ninguno de los modelos.

Introducción

La adsorción es un fenómeno interfacial y se refiere a la retención superficial por un sólido especial de uno o varios solutos inmersos en una fase líquida o gaseosa. Depende de numerosos factores, tales como: Naturaleza de la superficie adsorbente, Existencia de sitios de distinta actividad, Distancia entre estos sitios en relación con el tamaño de las moléculas retenidas, Orientación de éstas en la superficie, La competencia entre las moléculas del soluto y las de la fase líquida o gaseosa para ocupar un “sitio” activo, etc.

El fenómeno de adsorción es de particular relevancia en la ciencia de los coloides y superficies. El proceso de adsorción de átomos y moléculas en las interfases, es una de las principales formas en que las interfases de alta energía pueden modificarse para disminuir la energía total del sistema.

a)La adsorción puede ocurrir en cualquier tipo de interfase (L-G, S-G, L-S), sin embrago las diferentes características de las interfases sólidas y líquidas hace necesario un análisis particular de cada caso.

En los procesos de adsorción hay dos aspectos que deben ser considerados: 1) El efecto de la adsorción sobre la energía interfacial del sistema en el equilibrio (termodinámica), 2) La rapidez del proceso de adsorción (cinética).

Las isotermas de adsorción son representaciones gráficas de las situaciones de equilibrio entre la concentración del soluto en la fase líquida o gaseosa, y la cantidad del mismo que es o no adsorbida por el sólido, a una tempertura dada. Se representa Aa (concentración de Aadsorbido) o P/P' (peso de A adsorbido en un peso P'de sólido), en función de Am, concentración de A en la fase móvil líquida, o de PA, presión parcial de A en la fase gaseosa.

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 la Cantidad adsorbida por gramo de adsorbente se ve afectada por:

1. Naturaleza del adsorbato.

2. Naturaleza del adsorbente.

3. Naturaleza del disolvente.

Isoterma de Langmuir.

Langmuir intenta explicar la isoterma Tipo I, como una adsorción en monocapa (monomolecular) en la cual gracias al equilibrio adsorción-desorción no hay formación de monocapas.

El límite de capacidad del adsorbente es cuando la monocapa está completa (región asintótica en la gráfica).

La velocidad de adsorción es proporcional a la P y a la fracción de superficie NO cubierta.

En tanto que la velocidad de desorción solo depende de la fracción de superficie cubierta.

En el equilibrio de adsorción – desorción se tiene que (va = vd)

A presiones bajas la cantidad adsorbida es directamente proporcional a la presión

A presiones altas en cambio se alcanza el límite de la capacidad del adsorbente (monocapa completa)

A presiones intermedias la cantidad adsorbida depende del coeficiente de adsorción o constante de equilibrio (b) y por tanto también de la temperatura.

La limitante más importante de la isoterma de Langmuir es que supone que el calor de adsorción es independiente del recubrimiento de la superficie.

Isoterma de Freundlich.

Aunque esta isoterma tiene un origen empírico, puede demostrarse teóricamente considerando que la magnitud del calor de adsorción varía exponencialmente con el recubrimiento de la superficie.

En esta isoterma no hay un recubrimiento límite ni se propone una adsorción monomolecular, sino multimolecular.

A presiones moderadamente bajas la dependencia de la cantidad adsorbida con la presión presenta un comportamiento del tipo: 〖y=kP〗^(1/n)

Los objetivos de la práctica son construir las isotermas de Freudlich y Lagmuir de adsorción del nitrato de cobre sobre carbón activado y determinar los parámetros de las isotermas.

Procedimiento

Se prepararon 250mL de una solución de〖〖 Cu(NO〗_3)〗_2 0.5M, luego a partir de esta se prepararon 5 diluciones de 100 mL cada una con concentraciones: 0.07, 0.05, 0.03, 0.02, y 0.01M. Luego se tomaron 10mL de cada dilución y se colocaron en tubos de ensayo, y a los 90mL restantes se les agregaron 1.5g de carbón activado, y se estuvieron agitando durante 30 minutos, para posteriormente filtrarlos y recuperar las soluciones. Luego en el espectrofotómetro se leyeron

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