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Isotermas de Adsorción

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by

Arlette Huerta

on 27 February 2014

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Transcript of Isotermas de Adsorción

La isoterma de Henry, establece que la adsorción es directamente proporcional a la concentración del soluto. Este modelo, linealiza la primera parte de una isoterma experimental del Tipo I ó del Tipo II, y por lo tanto, sólo se aplica a muy bajas concentraciones.
Isoterma de Henry
Isotermas de Adsorción
LANGMUIR (1916)
Basándose en la rapidez con que las fuerzas intermoleculares disminuyen al aumentar la distancia, supuso que las capas adsorbidas no deben tener un espesor mayor que el de una molécula.
Isoterma de Langmuir
La variación de la adsorción con la presión puede representarse con frecuencia, a presiones moderadamente bajas, por la ecuación:
Isoterma de Freundlich o Clásica
Tomando logaritmos en los 2 lados de la ecuación:
La isoterma de Langmuir ignora la posibilidad de formación de capas de fisisorción sobre la inicial, motivo por el que se llega a una saturación de la superficie a presiones altas. Si se admite la posibilidad de formación de multicapas, el crecimiento sería indefinido hasta producirse la condensación del gas. La isoterma mas usada para analizar la adsorción en multicapas se debe a S. Brunauer, P. Emmett y E. Teller (1938) denominada isoterma BET.
Isoterma de BET
i) todos los centros de adsorción de la superficie son equivalentes
ii) la capacidad de adsorción de un centro no depende del grado de ocupación de los centros vecinos.
iii) Sobre cada centro pueden adsorberse varias capas de moléculas, siendo el calor de adsorción para todas ellas equivalentes excepto para la primera.
Suposiciones:
Método de Dubinin-Radushkevich
Este método fué originalmente creado y desarrollado para estudiar la microporosidad de carbonesactivados (Dubinin, 1955), pero en la actualidad se aplica a todo tipo de materials microporosos.
Isoterma de Dubinin.Astakov
La Isoterma de Henry es una isoterma de carácter muy general que se cumplirá siempre que la fase adsorbida se comporte idealmente.
Esta isoterma se cumple en cualquier adsorbarto-adsorbente para presiones relativas suficientemente bajas como para que el adsorbato se comporte como un gas ideal.
Características:
Temperatura Constante
Superficie Lisa y Homogenea
del Adsorbente.
Superficie infinita (adsorción sin restricciones)
No existen interacciones entre las moléculas.
No tiene una aplicación amplia.
P 0-1 atm.
Toma el modelo matemático de una monocapa adsorbida.
Isoterma de Henry
La isoterma de Henry, establece que la adsorción es directamente proporcional a la concentración del soluto.
Significado de las constantes:
a. Adsorción
P o C. Presión o Concentración
K. Es la constante de Henry
La cte de Henry
La isoterma de adsorción de Langmuir se basa en los siguientes supuestos:
a) solo tiene lugar una adsorción
monomolecular,
b) la adsorción es localizada y
c) el calor de adsorción es independiente
del recubrimiento de la superficie.
En base a lo anterior:
Notas:
Isoterma de Langmuir
Donde k y n son constantes (n es generalmente mayor que la unidad).
Es decir, la representación de log V
frente a log P debe dar línea recta.
Freundlich considera lo siguiente:
Temperatura constante
Superficie rugosa
Distribución exponencial de la energía de los sitios de adsorción
Monocapa adsorbida de forma compacta.
Términos de la Ec. de la Isoterma de Freundlich
Objetivo:
El objetivo es calcular la relación entre el número total de moléculas adsorbidas y el número total de centros de adsorción . A diferencia de la isoterma de Langmuir, ahora el número de moléculas adsorbidas no coincide con el de posiciones ocupadas, ya que puede haber posiciones con más de una molécula.
¿Como se Obtiene la ecuación?
La ecuación BET se obtiene igualando las velocidades de evaporación y condensación para las distintas capas moleculares adsorbidas y se basa en la simplificación introducida al suponer que el calor característico de adsorción deltaH1 del vapor es válido para la monocapa segunda y siguientes.
Ecuación de BET
Isoterma BET
¿En Qué se basa?
Se basa en la cualidad de cualquier isoterma de adsorción de gases sobre adsorbentes microporos de ser descrita mediante la teoría del potencial de Polany, según la cual cada sistema adsortivo/adsorbente se caracteriza por un potencial de adsorción (E), determinado fundamentalmente por las propiedades químicas del material adsorbente. El volumen de microporos Va
llenado a una presión relativa P/P0, expresado como una fracción del volumen total de microporos V
micro es función del potencial de adsorción (E), como se expresa en la siguiente ecuación
Ecuación:
Según Dubinin:
Según la teoría de Dubinin, el potencial de adsorción (E) equivale al trabajo requerido para arrancar una molécula de gas adsorbido y llevarlo a la fase gaseosa.
Potencial de adsorción
Usando el potencial de Polany resulta que para cualquier temperatura por debajo de una temperatura crítica,T < Tcr, E se define como:
Según Dubinin:
La variación de volumen adsorbido respecto a E es invariable e independiente de la temperatura, por lo cuál la siguiente ecuación:
Notas:
La energía de adsorción característica Eo está relacionada con la distribución de tamaño de poro.
El coeficiente de afinidad beta, permite poner a la misma escala las isotermas correspondientes a diferentes adsorbatos para un mismo adsorbente con el fin de compararlas con la curva característica de algún adsorbato que se establece como standard.
La Isoterma de Dubinin:
La isotermade Dubinin puede representarse en forma logarítmica:
Notas:
Isoterma de
Dubinin.Astakov
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