Fundamentos de Adsorción

 

Fundamentos de Adsorción Fundamentos La adsorción es un proceso en el que moléculas procedentes de una fase líquida o gaseosa se adhieren a un sitio específico de la superficie de un sólido.

La magnitud de la adsorción (y la velocidad de adsorción) depende de varios fact fa ctor ores es im impo port rtan ante tess como como la te temp mper erat atur ura, a, la natu natura rale leza za de la sust sustan anci cia a adso ad sorb rbid ida a (a (ads dsor orba bato to), ), la na natu tura rale leza za y el gr grad ado o de subd subdiv ivis isió ión n de dell sóli sólido do (adsorbente), la concentración y/o presión del adsorbato.

 

 Absorción

Adsorción

Hay una clara diferencia entre el fenómeno de adsorción y el de absorción, en el segundo existe una penetración una  penetración física de física  de una fase en la otra; sin embargo es factible que ambos sucedan simultáneamente, y en este caso puede ser muy difícil separar los efectos de ambos fenómenos, inclusive un fenómeno puede afectar al otro.  Adsorción:   Pr Proceso por el cual átomos o moléculas de una sustancia que se encuentra en determinada fase, son retenidas en la superficie de otra sustancia, que se encuentra en otra fase.

 Absorción:   Proce Proceso so medi median ante te el cual una sustancia retiene moléculas de otra que se encuentra en estado líquido ido o gaseoso.

 

 Adsorbato:   Sust Sustan anci cia a que que se pe pega ga (adsorbe) en la superficie

 Adsorbente:   Supe Superf rfic icie ie so sobr bree la que sucede la adsorción. Todos los sólidos tienen la propiedad de fijar (adsorber) en su superficie las moléculas, átomos o iones que se encuentren a su alrededor. En los procesos de adsorción hay dos aspectos que deben ser considerados; 1) El efecto de la adsorción adsorción sobre la energía interfacial del del sistema en el equilibrio (termodinámica) 2) ) La rapidez del proceso de adsorción (cinética)

 

 Aun las superficies más cuidadosamente pulidas desde un punto de vista microscópico no son completamente lisas, sino que presentan irregularidades con hend he ndid idur uras as y prot protub uber eran anci cias as al alte tern rnad ada as. Las Las supe superf rfic icie iess ir irre regu gula lare ress son especialmente susceptibles a los campos de fuerza residuales. En estos puntos, los átomos superficiales del sólido pueden atraer a otros átomos o moléculas de la fase gaseosa o líquida circundante.

 Análogamente, las superficies de los cristales puros tienen campos de fuerzas no uniformes debido a la estructura atómica del cristal. Dichas superficies también cuentan con centros activos más susceptibles a la adsorción. Se pueden presentar dos tipos de adsorción.

 

 Adsorción física La adsorción puede ser de tipo físico (fisisorción) cuando la unión entre los sitios activos del sólido (adsorbente) y los átomos o moléculas de la fase líquida o gaseosa (adsorbato) es debido a fuerzas de van der Waals.

 

Influencia de la presión y la temperatura ⇧

Temperatura ⇩ Adsorción

⇧ Presión ⇧ Adsorción

 

 A medida que aumenta la presión se produce adsorción en multicapas

 

Otras características características:: 

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 La fisisorción es un fenómeno más general y menos específico.   La especie adsorbida conserva su naturaleza química.  La energía de activación es pequeña: por lo general inferior a 1 kcal/mol.   El adsorbato no está fijo en la superficie del adsorbente, sino que tiene movilidad en la interfase.

 

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  La energía liberada cuando una partícula es fisisorbid fisis orbida a es de una magnitud de aproximadam aproximadamente ente 20 kJ/mol.  El equilibrio entre la superficie sólida y las moléculas dell ga de gass se al alca canz nza a co con n ra rapi pide dez, z, si sien endo do fá fáci cilm lmen ente te renergía eversibson le, muy debidpequeños. o a que los requerimientos de

 

Es reversible: Desorción 

  Es un proceso en el que las moléculas adsorbidas pueden ser fácilmente removidas o   “desorbidas”   al disminuir la presión sobre la muestra o por el aumento de la temperatura.

 

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  La adsorción física es una técnica técnica utilizada utilizada para caracterizar caracterizar la superficie y la porosidad de los sólidos, en otros términos, la textura del material.   Algu Alguno noss de esto estoss só sóli lido doss po poro roso soss so son: n: óxid óxidos os,, carb carbon ones es,, zeolitas o polímeros orgánicos.

  Las Las cara caract cter erís ísti tica cass cuan cuanti tifi fica cada dass por por la adso adsorc rció ión n fí físi sica ca incluyen la superficie, el volumen total de poro y la d istribución del volumen de poros en función de sus tamaños.

 

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  En el cas aso o de que que el poro oro sea sea sufic uficie ien nteme temen nte an anch cho o la lass moléculas se irán adsorbiendo formando una monocapa, y a medida que aumenta la cantidad adsorbida, el adsorbato se ordena en capas sucesivas (llenado en multicapas).

 

Ejemplo 

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  Un ejemplo de este tipo de adsorción es el de la mayo ma yorí ría a de las su sust stan anci cia as or orgá gáni nica cass en ag agua ua co con n carbón activado.

 El carbón activado es un material que se caracteriza por poseer una cantidad muy grande de microporos (poros menores a 2 nanómetro de radio). A causa de su alta microporosidad, el carbón puede poseer una superficie de 50 m²/g o más si es activo, llegando a  valores de más de 2500 m²/g.

 

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  La fisisorción es una etapa previa y necesaria para que ocurra la quimisorción.