• Author / Uploaded
• David Garcia

Citation preview

Benemérita Universidad Autónoma De Puebla Facultad De Ciencias Químicas Licenciatura Químico Farmacobiólogo Área de Fisicoquímica Laboratorio de Fisicoquímica III Equipo N°3 Integrantes: Gonzales Franco Diana Laura Gisela Rodríguez Rodríguez José David García Otero Dr. Mario González Perea Fecha de Realización:24 de Feb y 3 de Marzo 2018

Entrega:10/03/2018

PRACTICA N°3 ADSORCION DE ACIDO OXALICO SOBRE CARBÓN ACTIVADO

OBJETIVO Obtener una isoterma de adsorción utilizando la ecuación de Langmuir y determinar el área específica del adsorbente.

INTRODUCCION El término adsorción parece haber sido introducido por Kaiser en 1881 para connotar la condensación de gases sobre superficies libres, a diferencia de la absorción gaseosa en donde las moléculas del gas penetran dentro del sólido. La adsorción (estrictamente, adsorción física) ha sido definida por la IUPAC como el enriquecimiento o el vaciamiento de uno o más componentes en una interface. En realidad, en 1909, Mc Bain propuso el término sorción para abarcar tres tipos de fenómenos: la adsorción sobre las superficies, la absorción dentro del sólido y la condensación capilar que ocurre en el interior de los poros. Pero, quizás por razones de eufonía, el término nunca fue utilizado ampliamente y la palabra adsorción es frecuentemente utilizada para denotar indistintamente la condensación capilar o la adsorción en superficies. La adsorción es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra sobre la superficie de otra fase (generalmente sólida). La sustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se llama "adsorbato" y la fase adsorbente se llama "adsorbente". El proceso inverso a la adsorción se conoce como desorción. No debe confundirse con la Absorción ya que la característica que las distingue es que en un proceso de adsorción el fluido no se incorpora al volumen del material, sino que es retenido en su superficie y en la absorción las moléculas o átomos de una fase penetran casi uniformemente en los de otra fase constituyéndose una "solución" con esta segunda. Tipos de adsorción Adsorción eléctrica Cuando la atracción entre el soluto y el adsorbente sea de tipo eléctrico, siendo el intercambio iónico el ejemplo más representativo por lo que a menudo se le llama adsorción por intercambio, que es un proceso mediante el cual los iones de una sustancia se concentran en una superficie como resultado de la atracción electrostática en los lugares cargados de la superficie.

Adsorción física O también conocida por fuerzas de Van der Waals producto a las fuerzas que la producen donde la molécula adsorbida no está fija en un lugar específico de la superficie, sino más bien está libre de trasladarse dentro de la interface. Ocurre fundamentalmente a temperaturas bajas. La adsorción de la mayoría de las sustancias orgánicas en el agua con carbón activado se considera de naturaleza física. Adsorción química

Es cuando el adsorbato sufre una interacción química con el adsorbente, las energías de adsorción son elevadas, del orden de las de un enlace químico, debido a que el adsorbato forma unos enlaces fuertes localizados en los centros activos del adsorbente. Esta adsorción suele estar favorecida a una temperatura elevada. La mayor parte de los fenómenos de adsorción son combinaciones de las tres formas de adsorción y de hecho, no es fácil distinguir entre adsorción física y química.

HIPÓTESIS El carbón activado adsorberá al acido oxálico y dependerá mucho de la concentración de este ya que al tener mayor concentración de adsorbato será mayor la probabilidad de adsorberse al adsorbente que en este caso es el carbón.

DESARROLLO EXPERIMENTAL MATERIAL:

REACTIVOS:

2 buretas de 25 ml

Carbón activado

3 embudos

150 ml de Ácido acetico 0.2 M

13 matraces erlenmeyer de 250 ml

250 ml de NaOH 0.05 M

2 matraces aforados de 50 y 200 ml

Fenolftaleína

2 pipetas graduadas de 5 y 10 ml

Agua destilada

2 vasos de precipitados de 50 y 100 ml

Papel filtro

2 probetas de 50 y 100 ml 6 tapones de hule forrados con aluminio

1. Pese cinco porciones de 0.5 g de carbón activado y vacíe cada porción en diferentes frascos. 2. Enumere los cinco frascos con carbón activado (1a, 2a, 3a, 4a y 5a) y enumere otros cinco frascos sin carbón activado (1, 2, 3, 4 y 5). 3. A partir de la disolución de ácido oxálico 0.2 M prepare las disoluciones que se indican en la tabla siguiente:

Matraz No.

(ml) Vol. Ac. Ace. 0.2 M

(ml) Vol. H20

[M] Final C2H2O4

1 2 3 4 5

60 42 18 6 0

0 18 42 54 60

0.2 0.14 0.06 0.02 0.0

4. Después de preparar las disoluciones que completan cada uno 60 ml, vierta 35 ml de cada disolución en los frascos con carbón activado (1a, 2a, 3a, 4a y 5a) y 25 ml en los frascos sin carbón activado (1, 2, 3, 4 y 5), éstos últimos servirán como blanco. 5. Tape los frascos que contienen el carbón activado con sus respectivas tapas y agite durante 30 minutos. 6. Filtre las disoluciones con carbón desechando los primeros 10 ml, el resto de las disoluciones recíbalo en matraces limpios y secos. 7. Del filtrado tome una alícuota de 10 ml y titule con la base empleando fenolftaleína como indicador. 8. Titule por duplicado 10 ml de las disoluciones que sirven como blanco, las cuales se encuentran contenidas en los frascos 1a, 2a, 3a, 4a y 5a; así como hacer el duplicado de lo que contenían carbón.

DATOS EXPERIMENTALES N° Frasco 1 2 3 4 5 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª

NaOH utilizados 1° titulación (ml) 61 34 21.5 7 1.9 47.5 28.5 15 5 0.4

mililitros (ml)gastados en total 59.1 32.1 19.6 5.1 47.1 28.1 14.6 4.6 -

CÁLCULOS Y RESULTADOS Para obtener los datos de la 2da tabla simplemente se restaron los valores de los frascos 5 y 5ª a los promedios de los frascos anteriores. 1. Anote las temperaturas de las disoluciones Temperatura de 20°C 2.A partir de los datos experimentales obtenga u promedio de los volúmenes de titulación y calcule la concentración molar del ácido oxálico tanto de las disoluciones blanco(Co)como también de la concentración molar de las Datos obtenidos después de considerar al ácido carbónico No. de frasco Sin carbón Con carbón. 1 59.1 47.1 2 32.1 28.1 3 19.6 14.6 4 5.1 4.6 disoluciones tratadas con carbón activado. Se sacaron las concentraciones de ácido oxálico con la ecuación de diluciones. 𝐶1𝑉1 = 𝐶2𝑉2 𝐶2 =

𝐶1 𝑉1 𝑉2

FRASCO 1 S/C 𝐶𝐴.𝑂𝑋. =

0.05𝑀 ∗ 59.1𝑚𝐿 = 0.295 𝑀 10𝑚𝐿

𝐶𝐴.𝑂𝑋. =

0.05𝑀 ∗ 47.1𝑚𝐿 = 0.235𝑀 10𝑚𝐿

𝐶𝐴.𝑂𝑋. =

0.05𝑀 ∗ 19.6𝑚𝐿 = 0.0.98 𝑀 10𝑚𝐿

𝐶𝐴.𝑂𝑋. =

0.05𝑀 ∗ 14.6𝑚𝐿 = 0.073 𝑀 10𝑚𝐿

FRASCO 1 C/C

FRASCO 3 S/C

FRASCO 3 C/C

FRASCO 4 S/C

𝐶𝐴.𝑂𝑋. =

0.05𝑀 ∗ 5.1𝑚𝐿 = 0.025 𝑀 10𝑚𝐿

𝐶𝐴.𝑂𝑋. =

0.05𝑀 ∗ 4.6𝑚𝐿 = 0.023 𝑀 10𝑚𝐿

FRASCO 4 C/C

No. FRASCO 1 S/C 1 C/C 3 S/C 3 C/C 4 S/C 4 C/C

CONCENTRACION(M) 0.295 0.235 0.098 0.073 0.025 0.023

3. Por diferencia de concentraciones entre las disoluciones tratadas con carbón y los blancos calcule los moles de ácido oxálico adsorbidos por gramo de adsorbente, N(ec.8) 𝑁=𝑉∗ FRASCO 1 S Y C CARBÓN:

𝐶0 − 𝐶 𝑚𝑐

𝑁 = 35𝑚𝐿 ∗

FRASCO 3 S Y C CARBÓN𝑁 = 35𝑚𝑙 ∗ FRASCO 4 S Y C CARBÓN𝑁 = 35𝑚𝐿 ∗

0.295−0.235 0.5017𝑔

=0.7999

0.098−0.073 0.5043𝑔

=0.7834

0.025−0.023 0.517𝑔

=0.2130

4. Grafique N vs C0 (isoterma de adsorción). Gráfica de dispersión de N vs. Co 0.8

0.7

N

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2 0.00

0.05

0.1 0

0.1 5

Co

0.20

5. Grafique en las coordenadas de la forma lineal de Langmuir (ec. 7) y reporte los valores de Nmax y K obtenidos a partir de éste.

𝐶 𝐶 1 = + 𝑁 𝑁𝑚𝑎𝑥 𝐾𝑁𝑚𝑎𝑥 C/N

y = 1.0086x + 0.0598 R² = 0.8818

0.3 0.25

C/N

0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

C C/N

Linear (C/N)

𝑚= 𝑁𝑀𝑎𝑥 =

𝑁𝑚𝑎𝑥

1 1 = = 1.9914𝑚𝑜𝑙/𝑔 𝑚 1.0086𝑚𝑜𝑙/𝑔 𝑏=

𝐾=

1

1 𝐾𝑁𝑚𝑎𝑥

1 1 = = 16.57 𝑏𝑁𝑚𝑎𝑥 (.0598)(1.0086)

6. Empleando la ecuación 9 calcule el área específica del adsorbente (m2/g).

𝐴 = 𝑁𝑚𝑎𝑥 𝑁0 𝜎 A = 125374.42

CONCLUSIONES Como conclusión si la concentración del adsorbato es mayor este es adsorbido en mayor cantidad y si disminuimos la concentración del mismo la adsorción también disminuirá, esto se debe a que durante la adsorción la concentración es uno de los factores que más afectan, así como la temperatura y presión y si modificamos alguno de estos la adsorción se verá afectada. BIBLIOGRAFÍA −

− − −

CASTELLÁN, Gilbert W. Fisicoquímica Pearson. Vol. 1 y 2. 5ta. Edición. Levine Ira. (Físico Química). McGraw. Hill, 1996 y posteriores. VOL. 1 y 2. N.C. Price Principios y Problemas de Química Física para Bioquímicos. Acribia. 1981. PERRY. "Manual de Ingeniero Químico". Tomo IV. Sexta Edición. SMITH, J.; VAN NESS, H. (1997) "Introducción a la Termodinámica en Ingeniería química" Quinta Edición. McGraw Hill. México