Esquema

3. Objetivos
4. Materiales y
   reactivos
5. Descripción del
   equipo
6. Cálculos
   previos
7. Método
   experimental
8. Datos
   experimentales
9. Resultados
10. Discusión de
    resultados
11. Conclusiones
12. Recomendaciones
13. Bibliografía
14. Anexos

INTRODUCCIÓN

La adsorción es un proceso por el
cual los átomos en la superficie de un sólido,
atraen y retienen moléculas de otros compuestos. Estas
fuerzas de atracción son conocidas como "Fuerzas de Van
Der Waals".

Los experimentos
sobre adsorción, que con mas frecuencia se realizan,
consisten en la medida de la relación entre la cantidad de
gas o liquido
adsorbido, sobre una determinada cantidad de adsorbente. Estas
medidas se realizaran a una temperatura
constante y los resultados se representan gráficamente en
las llamadas Isotermas de Adsorción. Lo que se mide
experimentalmente es el volumen del
liquido o gas adsorbido por una cantidad de adsorbente, o la
variación del peso que experimenta el adsorbente cuando ha
estado en
contacto con el adsorvato.

La practica #5 denominada "Isotermas de
Adsorción" tiene como objetivos (1)
Estudiar la adsorción sobre el carbón vegetal
(activado), de un soluto en disolución acuosa; (2)
determinar la relación existente de ácido
acético adsorbido por carbón activado y la
concentración de equilibrio del
ácido acético en la fase acuosa y (3) determinar el
área superficial del carbón vegetal (activado)
aplicando las isotermas de Freundlich, Langmuir y
B.E.T.

Para cumplir con los objetivos previamente expuestos se
realizara la parte experimental "Determinación de la
Isoterma de Adsorción", de la cual se obtendrán los
datos y
valores
correspondientes para la realización de las graficas de
c/x vs. c, logv vs. logc y 1/v vs. 1/c.

OBJETIVOS

1. Estudiar la adsorción sobre carbón
   vegetal (activado) de un soluto en disolución
   acuosa. La adsorción en la fase liquida es el
   resultado de dos fenómenos uno es la adsorción
   física y
   la otra la química. La
   ecuación de Freundlich es útil para predecir el
   comportamiento del carbón activado en la
   mayoría de las aplicaciones en la fase liquida, por
   ello, su gran importancia; cabe aclarar que la isoterma
   será solo aplicable a las condiciones bajo las cuales se
   realizo la adsorción.
2. Determinar la relación existente de
   ácido acético adsorbido por carbón
   activado y la concentración de equilibrio del
   ácido en la fase acuosa.
3. Determinar el área superficial del
   carbón vegetal (activado) aplicando las Isotermas de
   Freundlich, langmuir y B.E.T.. Ya que si se desea obtener
   un esquema definido de lo que acontece en la superficie de un
   adsorbente, estimas de alguna manera el valor de la
   extensión de su superficie. Dado que la mayor parte de
   los sólidos que se utilizan en los estudios de
   adsorción son porosos, no será posible medir
   directamente esta área y por ello se recurre a la
   Isoterma B.E.T.

MATERIALES Y REACTIVOS

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

Balanza analítica:

La balanza ha sido un instrumento utilizado
tradicionalmente por los cultivadores de la química a lo
largo del tiempo. Algunos
autores suelen considerar la obra de Antoine Lavoisier como el
punto de partida del empleo
sistemático de las balanzas en química, gracias al
uso del principio de conservación de la masa. En cualquier
caso, podemos afirmar que el establecimiento de las leyes
químicas cuantitativas a finales del siglo XVIII y
principios del
siglo XIX supuso un mayor protagonismo de la balanza dentro de la
química. El desarrollo de
los métodos
gravimétricos de análisis durante el siglo XIX obligó
a la búsqueda de balanzas más cómodas y
precisas para el trabajo
cotidiano de los químicos.

Esta tiene una precisión que supera a muchas
balanzas mecánicas y además permite el libre acceso
al platillo. Es necesario evitar las corrientes de aire para
poder apreciar
las pequeñas diferencias de masa, por ello una balanza
analítica consta siempre de un estuche agrupado con
puertas que permiten la remoción de objetos.

CALCULOS PREVIOS

Obtención de solución de
Hidróxido de sodio 0.4 M:

[NaOH] = n NaOH / Vsln

donde Vsln = 1 L, despejando nNaOH

nNaOH = [NaOH] * Vsln = 0.4 mol/ L * 1 L =
0.4 mol

entonces,

mNaOH = nNaOH * PMNaOH = 0.4 mol * 39.996 gr/
mol = 15.9984 ~ 16 gr

Esto significa que para obtener una solución de
hidróxido de sodio al 4 % es necesario diluir 16 gr del
mismo en un litro de agua
destilada.

METODO EXPERIMENTAL

Experimento: "Determinación
de la Isoterma de Adsorción"

 Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar" del menú
superior

 DATOS EXPERIMENTALES

Parte
Experimental: "Determinación de la
Isoterma de Adsorción"

RESULTADOS

Para las graficas #1 y #2, se
utilizaron los siguientes valores:

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

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.

Al graficar log v vs. log c, dio como resultado una
línea recta cuya pendiente positiva es igual a 1/n que es
una constante. Esta isoterma es útil para predecir el
comportamiento del carbón activado en la mayoría de
las aplicaciones en fase liquido, evidenciando que a medida que
aumenta la concentración del ácido acético
en la solución aumenta la cantidad o el volumen de la base
titulante, retardando la llegada al equilibrio.

En esa misma hoja se puede observar la recta 1/ v vs. 1/
c, esta isoterma es un modelo
sencillo del comportamiento del fenómeno de
adsorción. Su magnitud depende de la temperatura. Esta
línea recta obtenida confirma la ecuación de
Langmuir e indica la superioridad de su validez frente a la
isoterma de Freundlich.

La grafica que relaciona la cantidad de ácido
adsorbido por gramo de carbón vs. la concentración
del ácido, explica de forma mas completa el proceso que
conduce a la formación de multicapas, ya que las isotermas
correspondiente que tienen forma s no dan lugar en la
representación de Langmuir a una línea recta, y por
consiguiente la teoría
expuesta del mismo no es aplicable en estos casos.

Esta isoterma B.E.T. sugiere por su conducta que la
adsorción no solo una capa sino de varias. Cuando la
isoterma es del tipo II, tiene un comportamiento como el que se
observa en a grafica #1, y el punto B corresponde al volumen
adsorbido necesario para dar una capa monomolecular del liquido
en la superficie. De allí, que el área del
sólido para u peso definido de carbón activado de
1,99g sea de 0.0412 m2 (área del
carbón).

Por lo tanto para que el ácido acético
halla sido adsorbido por el carbón activado sus
moléculas debieron de penetrar los poros del mismo, en
consecuencia, los poros del carbón deben de tener un
diámetro mayor que las moléculas de impurezas, y en
este caso se da.

CONCLUSIONES

• Se verifico la exactitud y linealidad de la Isoterma
  de langmuir y de Freundlich, como factor importante en los
  estudios de adsorción.
• A medida que aumenta la concentración del
  ácido acético (adsorbato) aumenta la
  relación entre la cantidad adsorbida por gramo de
  carbono.
• El carbón activado pulverizado proporciona
  datos de adsorción de manera eficiente y en un corto
  tiempo, debido a la velocidad
  por llegar al equilibrio.
• La isoterma B.E.T. es indispensable para medir el
  área del carbón vegetal, ya que los estudios de
  adsorción son muy irregulares y porosos y por ello no es
  posible obtener ese valor directamente.

RECOMENDACIONES

• Aunque el tamaño de las partículas del
  carbón no influyen directamente en la adsorción,
  tal como lo reporta la bibliografía, resulta
  provechoso el empleo de carbón pulverizado para
  disminuir el tiempo de contacto necesario para que ocurra la
  adsorción de manera apreciable.
• Se puede realizar esta experiencia practica con
  carbón granular durante el mismo tiempo de
  agitación para estableces comparaciones con los
  resultados obtenidos con el carbón
  pulverizado.
• Cuando se emplea carbón activado pulverizado
  en los procesos de
  adsorción es recomendable el empleo de filtros
  especiales para obtener una filtración más
  eficiente.
• Debido a las dificultades para determinar
  experimentalmente los calores d adsorción, se pueden
  determinar por medio de ecuaciones
  de Vant’ Of. Y a partir de la determinación de las
  presiones necesarias para la adsorción a dos
  temperaturas diferentes.
• También se puede estudiar las películas
  superficiales empleando un equipo que se conoce como balanza
  superficial.

BIBLIOGRAFIA

DANIELS A.
"Físico-química".

BARROW. "Química
física".

MARROW. "Fisicoquímica".

ANEXO

CALCULOS TIPICOS

Concentración (c) en moles
/L de ácido acético que esta en equilibrio con el
carbón vegetal:

En el punto de equivalencia:

nCH3COOH= n NaOH = [NaOH] *
VNaOH

Para [NaOH]=0.4 M y volumen gastado de la base igual a
0.14225L

nCH3COOH = 0.4 mol/ L * 0.14225 L = 0.0569
mol

La concentración de ácido acético
en el Erlenmeyers #1 será:

[CH3COOH]=

Cálculos de los moles iniciales:

M=mol/ L, si se despeja los moles quedaría, mol=
M * L

Calculo del numero de moles de ácido
acético adsorbido por gramo de adsorbente:

Para el Erlenmeyers #1:

Cálculos de los valores
para la grafica de 1/ v vs. 1/ c:

Sí VNaOH= 142.25ml

si c= 22.76 moles/ L

Cálculos de los valores para la grafica de log V
vs. log c:

Sí V= 142.25 ml

Log(142.25)= 2.15305

Si c= 22.76

Log(22.76)= 1.357

carlos ali