ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

SUMÁRIO

1. OBJETIVOS 4

2. INTRODUÇÃO 4

2.1. A adsorção. 4

2.2. Adsorbatos. 5

2.3. Adsorção na interface sólido-líquido. 6

2.4. Isotermas de adsorção na interfase sólido-líquido. 6

3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 7

3.1. Dados dos reagentes utilizados. 7

3.2. Materiais utilizados. 7

3.3. Preparação e padronização das soluções de ácido acético e hidróxido de sódio. 7

3.4. Preparação dos sistemas ácido acético – carvão ativado. 7

3.5. Filtragem e padronização do ácido acético deixado em repouso. 8

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 10

4.1. Preparação e padronização das soluções de hidróxido de sódio e ácido acético. 10

4.2. Diluição do ácido acético para composição do sistema ácido acético – carvão ativado. 11

4.3. Obtenção dos dados necessários para a montagem do gráfico das isotermas de Langmuir e Freundlich. 12

5. CONCLUSÃO 16

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 17

1. OBJETIVOS

Obter gráficos de isotermas de adsorção do sistema ácido acético-carvão ativado e analisar qual isoterma ele segue: isoterma de Langmuir ou Freundlich.

2. INTRODUÇÃO

2.1. A adsorção.

A adsorção, que não deve ser confundida com absorção, é um fenômeno estritamente de superfície, onde o material adsorvido adere-se a superfície do sólido em uma espécie de capa molecular. A capacidade adsordente é em função da área superficial; os melhores adsordentes são aqueles que estão em um grande estado de subdivisão. Podem estabelecer-se alguns parâmetros gerais para a adsorção. Em primeiro lugar, a ação é específica em ambos os sentidos: com respeito ao adsorvente e ao soluto. Alguns adsordentes tendem adsorver muito determinados solutos e muito pouco ou nada, outros solutos.

Os átomos da superfície de um sólido, especialmente os que se encontram nos vértices ou arestas, não são rodeados completamente por outros átomos iguais e por isso não exercem plenamente sua capacidade de ligação, contrariamente ao que ocorre com os átomos do interior do sólido. Os átomos da superfície apresentam, portanto, um chamado campo de forças residuais (energia de superfície), que tendem a ser neutralizados pela fixação de outros átomos, moléculas ou íons, contidos em gases ou em líquidos. Quanto maior for o grau de subdivisão do sólido, maior a sua superfície específica (expressa em m2/kg, no SI) e tanto maior é a sua capacidade de adsorção. Entre os adsorventes mais úteis estão o carvão ativado e a sílica gel. Tal fato ocorre porque os adsorventes mais eficientes são sólidos muito porosos, como o carvão vegetal (de madeira ou de casca de coco, que é de melhor qualidade) ou animal (proveniente da queima de ossos), sílica-gel (SiO2 poroso) e todas aquelas substâncias que se encontram dispersas na forma coloidal. Tais adsorventes podem apresentar superfícies específicas de muitas dezenas de milhares de metros quadrados por quilograma.

2.2. Adsorbatos.

Costuma-se chamar de adsorbato o sistema formado pelo adsorvente mais a substância adsorvida. O grau de adsorção depende da área da superfície, da pressão e da temperatura. Porém, em geral a quantidade de soluto adsorvida por unidade de massa de adsordente é em função da concentração do soluto, até o ponto de saturação do adsordente.

Devido a sua grande capacidade de adsorção, carvão ativo ou sílica-gel são usados: em mascares de gás; para adsorver a umidade de certos ambientes; para clarear soluções coloridas por impurezas, etc.. A adsorção encontra aplicação analítica na cromatografia que se baseia no fato de um sólido (sílica-gel, óxido de alumínio, etc.) adsorver com firmeza maior ou menor diversos componentes de uma mistura em solução, permitindo a separação quantitativa dos mesmos.

A adsorção é um processo exotérmico (neutralização das forças residuais) e reversível. Um aumento da pressão gasosa ou da concentração de um soluto num líquido aumenta a quantidade de gás ou soluto adsorvido numa certa massa do sólido adsorvente, até um valor máximo representado pela situação em quem a capacidade de adsorção é esgotada.

2.3. Adsorção na interface sólido-líquido.

Imaginemos uma interface sólido-líquido constituída por um líquido puro em contato com um sólido. Devido à interação entre as moléculas do líquido com o sólido na interface, ocorre uma certa orientação das mesmas. Em conseqüência, a estrutura na interfase e no seio da face líquida torna-se diferente. A concentração de moléculas de líquido na interfase é, portanto, diferente da concentração no interior do líquido. Esse fenômeno poderia ser encarado de acordo com o tratamento da adsorção segundo Gibbs. O excesso interfacial do líquido pode ser obtido a partir da variação de volume do líquido. A reorientação e adensamento das moléculas do líquido na interfase, porém, causa uma variação de volume pequena e impossível de ser medida.

Diferente é o caso em que se encontre presente um soluto na fase líquida. As variações de concentração no interior da solução em virtude da adsorção de soluto na interfase são facilmente acompanhadas. Na realidade, o que ocorre é o deslocamento de moléculas do solvente adsorvidas sendo os seus lugares ocupados pelas moléculas do soluto. Em outras palavras, verifica-se uma competição entres as moléculas de soluto e de solvente pelos sítios de adsorção disponíveis na superfície do sólido.

Um balanço material simples resulta em:

(2.1)

onde e são a fração molar e a concentração, respectivamente, do componente da solução em equilíbrio com , é o número de moléculas do solvente na solução, é o volume da solução, admitindo constante.