PRACTICA ADSORCION II PDF

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS INGENIERIA EN SISTEMAS AMBIENTALES DEPARTAMENTO DE BIOFISICA LABORATORIO DE FISICOQUIMICA DE SISTEMAS AMBIENTALES 4AM1 PRACTICA 9 “ADSORCION II” SECCION 1 EQUIPO 3 RESULTADOS EXPERIMENTALES  Determine el radio del capilar, utili...

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS INGENIERIA EN SISTEMAS AMBIENTALES DEPARTAMENTO DE BIOFISICA LABORATORIO DE FISICOQUIMICA DE SISTEMAS AMBIENTALES

4AM1 PRACTICA 9 “ADSORCION II” SECCION 1 EQUIPO 3

RESULTADOS EXPERIMENTALES  Determine el radio del capilar, utilizando agua como liquido patrón, cuya tensión superficial es conocida ( ϒ=72.8

 

dn ). Sustituya los valores en la cm

siguiente formula y despeje el radio: gr (ρman ΔH− ρ probl. h) ϒ= 2 Una vez calculado el radio del capilar, determine la tensión superficial de las soluciones acuosas de fenol a las concentraciones siguientes: 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, y 0.5 M. Los resultados se registran en la siguiente tabla: Tabla1. Resultados obtenidos.

Concentración de fenol (mol/l) 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

ΔH (cm)

ϒ (dinas/cm)

Ρ(g/ cm 3 )

7.5 7.2 6.3 6.1 5.8 5.7

63.491 60.491 49.080 46.590 43.210 41.950

0.91507 0.91436 0.95857 0.96931 0.97030 0.97699

Gráfica1. Variación del radio capilar de acuerdo a la concentración de fenol. 70 60 50 40 ϒ (dinas/cm)

30 20 10 0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Concentración de fenol (mol/l)

A continuación, se determinará la tensión superficial de las soluciones acuosas de fenol a las concentraciones siguientes: 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, y 0.5 M. De acuerdo con la gráfica anterior, que se visualiza mejor en la siguiente página se obtuvo de manera experimental valores de tensión superficial y la variación de la concentración, los datos recolectados fueron los siguientes:

Para una concentración de fenol de 0.05 ∆ ϒ = 0.15 din/cm ∆ C= 0.02 M Para una concentración de fenol de 0.1 ∆ ϒ = 0.125 din/cm ∆ C= 0.02 M Para una concentración de fenol de 0.2 ∆ ϒ = 0.15 din/cm ∆ C= 0.02 M Para una concentración de fenol de 0.3 ∆ ϒ = 0.1 din/cm ∆ C= 0.02 M Para una concentración de fenol de 0.4 ∆ ϒ = 0.075 din/cm ∆ C= 0.02 M Para una concentración de fenol de 0.5 ∆ ϒ = 0.05 din/cm ∆ C= 0.02 M Se aplicará la ecuación de Gibbs para calcular la adsorción en el caso de la concentración 0.05 mol /l −C dγ τ= ( ) RT dC mol −0.05 l dinl mol −C dγ = 7.5 =−1.51281731 x 10−4 τ= RT dC cm mol ergs c m2 ( 298.15 K ) 8.314 molK

( )

(

)

NOTA: SI EL VALOR DE τ ES POSITIVO EXISTE UNA ADSORCION EN EL SUSTRATO (LIQUIDO-LIQUIDO) Se representarán los resultados de adsorción en la siguiente tabla

Tabla 2. Resultados de adsorción obtenidos. C (mol /l)

dγ/dC (dina L /mol cm)

τ (mol / cm^2 )

C/ τ

0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

7.5 6.25 7.5 5 3.6 0.25

-0.000151282 -0.000252136 -0.000605127 -0.000605127 -0.000605127 -5.04272E-05

-330.5092134 -396.6110559 -330.5092134 -495.76382 -661.0184267 -9915.2764

Se construyeron las gráficas de τ vs. C y otra de C/ τ vs C Grafico 3. Isoterma de adsorción del fenol en la superficie del agua. 0

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 0 0

τ (mol / cm^2 ) 0 0 0 0

C (mol /L)

0.3

0.35

0.4

0.45

Para comprobar si se cumple con la ecuación de Langmuir se construyó el siguiente gráfico: Grafico 4. C/ τ vs. C 0

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

-100 -200 -300

C/ τ -400 -500 -600 -700

C (mol /l)

De la gráfica anterior, se obtuvo la ecuación de la recta, la cual es: y = -858.52x - 262.59 El valor de la pendiente (m) es de -858.52 Τ = m por lo que (1/m)(6.023 moleculas) = 7.015561664 moleculas.

DISCUSION: Los resultados que se observan en la Tabla 2, arrojan valores de τ negativos, lo que significa que no existe una adsorción dentro del sistema que se analizó, de acuerdo a la bibliografía, En las superficies líquido/gas o las interfaces líquido/líquido, no se puede decir que existen sitios de adsorción, ya que en ausencia de sustancia susceptible de adsorberse, no hay una estructura. Los surfactantes se adsorben en la interface porque eso produce una considerable rebaja de su energía libre al satisfacer su doble afinidad polar-apolar. La interface puede considerarse como saturada cuando las moléculas adsorbidas están tan empaquetadas que se toquen. Esta noción de "tocarse" es sin embargo muy relativa, ya que deben tenerse en cuenta las interacciones laterales de carácter atractivo o repulsivo, y la posible "compresibilidad" del empaquetamiento. Al colocarse en la interface, cada molécula adsorbida de surfactante elimina la discontinuidad entre liquido/liquido, o líquido y gas que ocurría en su ausencia. Como consecuencia, no sólo reduce su propia energía libre, pero también la energía libre de la interface, es decir la tensión interfacial o superficial, lo que explica el comportamiento de los resultados obtenidos.

CONCLUSION: La adsorción en una interface liquido/liquido se debe a la combinación de varios efectos. Por eso esta es en general mucho más intensa que la adsorción en un sustrato sólido (aunque no siempre). El proceso de adsorción procede hasta tanto la energía haya alcanzado un mínimo. Cuando todos los sitios del sustrato están ocupados, o cuando el empaquetamiento de las moléculas adsorbidas produce fuerzas contrarias, la adsorción alcanza el equilibrio. En realidad, es un equilibrio dinámico entre el proceso de adsorción y el proceso opuesto llamado desorción, en el cual una molécula adsorbida regresa al seno del líquido. Este equilibrio existe cuando las fuerzas involucradas tienen un carácter físico es decir para la llamada físisorción.

BIBLIOGRAFIA:  

Jean Louis Salager. ADSORCION – MOJABILIDAD. Sitio web: http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S160A_AdsorcionMojabilidad.pdf Guerasimov, Y.A (1970) “Curso de química física” ED. Mir Moscú....