A Adsorção de Líquidos

LABORATÓRIO DE TERMODINÂMICA

CURSO: Ciclo Básico de Engenharia        TURMA: T21

COMPONENTES DO GRUPO

	NOME	No.	NOTA
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Data de realização da experiência                /        /         Data de entrega do relatório                 /        /        

Profa.:          

EXPERIÊNCIA: ADSORÇÃO DE LÍQUIDOS EM SÓLIDOS.

ADSORÇÃO DE UM LÍQUIDO EM SÓLIDO SEGUNDO FREUNDLICH

A adsorção consiste na concentração de uma substância química na interface de duas fases. A interface pode ser entre um sólido e um líquido, um sólido e um gás; um líquido e um líquido; ou entre um gás e um líquido.

A substância em cuja superfície ocorre a adsorção é chamada adsorvente, a que é adsorvida é o adsorvato.

Os melhores adsorventes sólidos são substâncias de elevada porosidade, como platina finamente dividida, carvão de madeira, sílica gel.    Têm uma grande área superficial sobre a qual pode ocorrer a adsorção. Pode haver adsorção sobre superfícies lisas, como a da platina polida e a do vidro.

No caso particular da adsorção de solutos por sólidos o carvão é o adsorvente mais utilizado para remover substâncias em solução. É empregado para remover material corante indesejável em muitos processos industriais. Em geral, a adsorção em soluções tem às mesmas características que a adsorção em fase gasosa. E muito seletiva; em geral, ou o adsorvente, ou o soluto, é adsorvido, mas raramente os dois.

Quando mais de um soluto está presente na solução, um será possivelmente, mais adsorvido que o outro.

A quantidade de material adsorvido por uma dada massa de adsorvente, numa dada temperatura constante, depende da concentração do soluto, mantidos fixos os outros fatores.

Existem dois principais tipos de adsorção: a física e a química. Na adsorção física as moléculas mantém-se fixas por forças de van der Waals, as moléculas encontram-se fracamente ligadas à superfície e os calores de adsorção são baixos.

Quando as moléculas adsorvidas reagem quimicamente com a superfície, o fenômeno, é chamado adsorção química e o calor de adsorção é bem maior que o envolvido na adsorção física.

Como aplicações gerais da adsorção podemos citar a remoção de gases indesejáveis de uma mistura gasosa pela máscara contra gases; adsorção de gases na superfície de um sólido encontrada na ação lubrificante da grafita; muitas drogas são adsorvidas seletivamente e, assim, a sua atividade no organismo se deve, provavelmente, à adsorção que sofrem nos diversos tecidos, muitos materiais coloridos, encontrados em soluções de açúcar, de vinagre, de óleo de algodão, são removidos pelo carvão; na análise cromatográfica, utiliza-se o processo de adsorção seletiva; remoção de matérias odoríferas, gasosas é efetuada pela adsorção no carvão, assim como aplicações especiais como remoção de cheiros em refrigeradores.

OS EFEITOS DA PRESSÃO PARCIAL E DA CONCENTRAÇÃO SOBRE A ADSORÇÃO POR SÓLIDOS.

A quantidade de gás adsorvido por uma dada massa de adsorvente até o ponto da saturação, é função de pressão parcial do gás. Isto está ilustrado na Figura 1. Nesta figura, o número de mililitros de amoníaco adsorvido por um grama de carvão a 40 ºC, é locado contra a pressão parcial do gás.

A curva sobe rapidamente em pressões baixas e tende a ficar horizontal à pressão de 200 mmHg. O logaritmo do volume adsorvido por grama de adsorvente locado contra o logaritmo da pressão do gás dá o gráfico da Figura 2.

[pic 1]

Figura        1.   e   Figura   2.   Adsorção   do   amoníaco   pelo   carvão,   a   40º.        Fonte (Richardson, J.Am.Chem.Soc.39,1828)

Observe-se a linha reta que corresponde à posição ascendente da curva concentração versus pressão e o afastamento dos pontos em relação a esta reta, na parte em que a curva fica menos inclinada.

Uma equação desenvolvida empiricamente, e baseada na linha reta da Figura 2., dá a relação entre a quantidade de gás adsorvido e a pressão. É conhecida como isoterma de adsorção de Freundlich, e é usualmente expressa da seguinte forma:

x / m = K Pb        (1)

onde x é o número de gramas de adsorvato fixado por m gramas de adsorvente, quando a pressão do gás é P. Os parâmetros K e b são constantes empíricas. Aplicando o logaritmo de ambos os lados, a equação assume a seguinte forma:

log (x/m) = log K + b log P        (2)

Na Figura 2., os dados locados nas ordenadas foram os logaritmos dos volumes em lugar de número de gramas do gás adsorvido por grama do adsorvente, o que não altera a validade da equação anterior. Colocando no gráfico o membro da esquerda, contra o logaritmo da pressão, o coeficiente angular da reta é constante b, e a ordenada à origem, o ponto em que o logaritmo da pressão é igual a zero.

No caso de solutos, a quantidade de soluto adsorvida por uma dada massa de adsorvente é função da concentração.

As equações (1) e (2) aplicam-se à adsorção do soluto da mesma forma que se aplicam à adsorção dos gases. Basta substituir a pressão do gás pela concentração do soluto e se obtém:

x / m = K Cb        (3)

log (x/m) = log K + b log C        (4)

Estas equações podem ser testadas aplicando-as aos dados obtidos por Freundlich para a adsorção do ácido acético pelo carvão, à 25 ºC.

A equação (4) pode ser reescrita considerando-se b = 1/n, assim: