Laboratorio de Cinética Química- ADSORCIÓN DE UNA SUSTANCIA DISUELTA

UNIVERSIDAD DEL CAUCA

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

ADSORCIÓN DE SUSTANCIA DISUELTA.

Duvan Arley Pete Embus1; Kelly López2

1
Universidad del Cauca. Colombia, Cauca, Popayán. duvanpete@unicauca.edu.co.
2
Universidad del Cauca. Colombia, Cauca, Popayán. Kellyjl@unicauca.edu.co

Resumen: Se realizó el estudio de adsorción de soluciones acuosas de ácido acético a diferentes

concentraciones sobre la superficie de un material adsorbente, que en este caso fue carbón activado.
Para seguir este análisis se recurrió a la titulación de ácido acético con NaOH (0,1 M), para así conocer
la cantidad de ácido acético adsorbido sobre la superficie del carbón activado. Con los resultados
obtenidos se graficaron los isotermas de N vs Concentración de ácido acético y de Langmuir
obteniéndose el valor del area de carbón activado por gramo de 806,62 m2/g con un porcentaje de
error de 19,60%
INTRODUCCION
ϴ = Fracción de la superficie sólida cubierta
El carbón activado entre otros es un
por las moléculas adsorbidas
adsorbente sólido capaz de retener sobre su
KC = Constante
superficie moléculas en solución (o gaseosas),
se caracteriza por poseer partículas de escasas 𝑁
𝛳=𝑁 Ec. (2)
dimensiones e imperfecciones en la superficie 𝑚
molecular. Para llevar a cabo la
experimentación se empleó el carbón activado
con el fin de estudiar su adsorción física frente N = Número de moles adsorbidos por gramo
a distintas concentraciones de ácido acético y de sólido para un soluto en equilibrio de
a una temperatura de 23°C, de esta forma se concentración c
pueden construir isotermas de Langmuir y
determinar el área específica del sólido. Nm = Número de moles por gramo necesarios
en la formación de la monocapa.

La adsorción por un sólido es la captación de Es posible reajustar la ecuación de Langmuir a

moléculas de una solución (ácido acético) por una ecuación lineal, graficando c vs c/N. En el
la superficie de un sólido (carbón activado). caso de superficies heterogéneas es posible
Una isoterma de adsorción relaciona la utilizar la isoterma de Freundlich, de la forma:
cantidad de soluto adsorbido sobre el sólido 1
[mol/g] respecto a la cantidad de soluto que 𝑦 = 𝑘 𝐶𝑛 Ec. (3)
permanece en la fase líquida [mol/L] a una
temperatura determinada; para la adsorción en
disolución se tienen dos principales clases de METODOLOGIA
isotermas: la isoterma de Langmuir es típica de
Para el desarrollo de esta práctica se preparó
superficies homogéneas tiene la forma:
una solución de Ácido acético (solución
𝐾𝐶 madre), y a partir de esta se prepararon
𝛳= Ec. (1)
1+𝐾𝐶

1
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diluciones con las siguientes concentraciones De cada dilución se tomó 10 mL se les

molares: adiciono aproximadamente 0,5 g de Carbón
activado. Una vez transcurrido 30 minutos de
1) 0,015 M agitación y 1 h de reposo, se filtró y cada
2) 0,03 M filtrado se tituló con NaOH (0,1 M).
3) 0,06 M
4) 0,09 M A continuación, se muestra gráficamente el
5) 0,12 M procedimiento:
6) 0,15 M

Figura 1. Desarrollo experimental del laboratorio

RESULTADOS Y ANALISIS

En la tabla 1 se muestran los resultados gastado en la titulación y la concentración

obtenidos experimentalmente de la cantidad inicial y final después del procedimiento.
de carbón masado, volumen de NaOH
Tabla. Resultados generales del desarrollo experimental

Peso
Concentración mL NaoH (0,1 M) Concentración
Carbón
inicial Acido final de Ácido
activado
Acético (M) acético (M)
(g)
1 2 Promedio
0,015 0,5151 0,55 0,5 0,525 0,00975
0,03 0,5034 1,8 1,8 1,8 0,012
0,06 0,5147 4,7 4,7 4,7 0,013
0,09 0,5304 7,2 7,2 7,2 0,018
0,12 0,4997 10,8 10,8 10,8 0,012
0,15 0,5005 14,2 14,15 14,175 0,00825

2
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Con los datos que se muestran en la Tabla 1, C/N, tal como lo muestra la tabla 2.
se procedió a calcular los valores de N y de

Tabla 2. Valores de N y C/N para la elaboración de los isotermas

Concentración mmol
mmol mmol Ac mol N (mol
inicial Acido Ac. c/N
NaOH Finales Adsorbidos ads/g c)
Acético (M) Iniciales

0,015 0,0525 0,15 0,0975 0,000053 0,00010 147,17

0,03 0,18 0,3 0,12 0,000180 0,00036 83,90
0,06 0,47 0,6 0,13 0,000470 0,00091 65,71
0,09 0,72 0,9 0,18 0,000720 0,00136 66,30
0,12 1,08 1,2 0,12 0,001080 0,00216 55,52
0,15 1,4175 1,5 0,0825 0,001418 0,00283 52,96

Isoterma en funcion de la concentracion de

equilibrio
0,003

0,0025
N (mol ads/gc)

0,002

0,0015

0,001

0,0005

0
0 1 2 3 4 5 6 7
Concentracion Acido acetico (M)

Grafica 2. Isoterma de N en función de la concentración de acido acético

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Isoterma de Langmuir
120
Series1
100
Lineal (Series1)
80

60
C/N

40

20

0 y = -15,678x + 82,405
0 2 4 6 8 R² = 0,6997
-20
Concentracion Acido acetico (M)

Figura 3. Isoterma de Langmuir

Calculo de área por gramo de carbón activado: Por tanto, el % de error presentado es de
19,6 %
𝑨 = 𝑁𝑚𝑁𝐴𝜎𝑥10−20 Ec. 4
Las gráficas obtenidas de los isotermas
La grafica (3) es una representación de la isoterma
presentados en las figuras 2 y 3, no se
de Langmuir para el proceso de adsorción, descrita
mediante la ecuación de una recta (efectuando
ajustan a los teóricos, lo cual, permite
linealización) con pendiente 1/Nm : inducir que hay errores que no se tuvieron
en cuenta.
𝐶 1 1
𝑁
=𝑁 + 𝑘𝑁𝑚
Ec. 5
𝑚 A fin de determinar la adsorción de las
Donde, a partir de la ecuación obtenida de la soluciones de ácido acético a distintas
gráfica 3 se tiene: concentraciones utilizando carbón activado, a
una temperatura constante, se valoró las
1 mismas con NaOH permitiendo calcular así la
= −15,678
𝑁𝑚 concentración final de ácido acético
Por lo tanto el valor de Nm es de : (CH3COOH) para cada muestra, con las
concentraciones inicial y final en cada caso, se
Nm = -0.0637 determinó el número de moles presentes antes
Nm=Número de sitios de adsorción del carbón. y después de la adsorción, la diferencia entre
estos últimos corresponde al número de moles
Ahora, reemplazando este valor y σ=21x10-20 adsorbidos.
m2 en la ecuación (4): La adsorción sobre sólidos se clasifica en
distintos tipos (quimisorción, fisisorción), en
𝑨=(-0,0637 𝑚𝑜𝑙/𝑔)(6,022𝑥1023/𝑚𝑜𝑙) la práctica realizada se efectuó adsorción
(21𝑥10−20𝑚2) física, donde el ácido acético y la superficie de
carbón activado interactúan por medio de
𝑨 = 806,62 𝒎𝟐/𝒈 fuerzas de van der waals, basadas en el hecho
físico de enlazar partículas sobre la superficie
Teoricamente se ha encontrado que el valor del carbón (dotada de centros químicamente
de área por gramo teórico es de 674 m𝟐/g activos); no ocurre adsorción de tipo químico,

4
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puesto que no existe reacción entre las BIBLIOGRAFÍA

moléculas del adsorbente y adsorbato.
Teóricamente la cantidad de ácido acético P.W. Atkins, “FISICOQUÍMICA”, 3ra Edición,
adsorbido disminuye proporcionalmente a la Addison-Wesley Iberoamericana, S.A.
concentración de éste en cada muestra, Wilmington, Delaware, E.U.A. 1991, Pág.
mientras que la velocidad de adsorción del 861-866.
carbón activo aumenta al diluir el ácido,
puesto que a mayor dilución, se reduce la Enguel Thomas, Reid Philip “INTRODUCCIÓN
tensión superficial del adsorbato facilitando la A LA FISICOQUÍMICA: TERMODINÁMICA”,
adsorción. Sin embargo, los resultados PEARSON Education, S.A., México, 2007, Pág.
experimentales difieren de los teóricos a causa 500-502.
de las condiciones de trabajo de cada uno de
los grupos durante la práctica (preparación de J. M. RODRIGUEZ MELLADO, R. MARÍN
las disoluciones, valoraciones). GALVÍN, “FISICOQUÍMICA DE AGUAS”,
Durante el desarrollo experimental se debe Ediciones Díaz de Santos, S.A., Madrid, 1999,
Pág. 340-342.
mencionar que las titulaciones de las
disoluciones preparadas fueron realizadas por
Dunicz, B. L. “Surfacearea of activated
diferentes personas y que debido a ello los
resultados que se presentan presentaran charcoal by Langmuir ad-sorption
errores. También cabe destacar que no se isotherm.Journal of Chemical Educa-tion”,
realizó la estandarización de las mismas, esto 1961, Pág. 38(7), 357.
se debe realizar con el fin de conocer el
verdadero valor de concentración que tendrán
las disoluciones trabajadas y por tanto eliminar
errores que no se pueden controlar de manera
óptica.

CONCLUSIONES

La capacidad del carbón activo para retener

una determinada sustancia no solo depende
de su área superficial, sino también de la
proporción de poros internos que tenga
dicho carbón, y del tamaño de los mismos.

Es importante conocer los valores reales y

condiciones con las cuales se trabajan, ya
que estas contribuyen a que los resultados
presenten errores y el objetivo de la práctica
no se cumpla

La cantidad de ácido acético adsorbido

aumentó proporcionalmente a la
concentración de éste en cada disolución, el
tipo de adsorción realizada en la práctica
corresponde a una fisisorción.