ISOTERMAS DE ADSORCION Y APLICACIÓN DE LA ECUACIÓN DE BET

ISOTERMAS DE ADSORCION Y APLICACIÓN DE LA ECUACIÓN DE BET INTRODUCCIÓN La adsorción es un proceso por el cual los átomos en la superficie de un sólido, atraen y retienen moléculas de otros compuestos. Estas fuerzas de atracción son conocidas como “Fuerzas de Van Der Waals”. Los experimentos sobre adsorción, que con mas frecuencia se realizan, consisten en la medida de la relación entre la cantidad de gas o liquido adsorbido, sobre una determinada cantidad de adsorbente. Estas medidas se realizaran a una temperatura constante y los resultados se representan gráficamente en las llamadas Isotermas de Adsorción. Lo que se mide experimentalmente es el volumen del liquido o gas adsorbido por una cantidad de adsorbente, o la variación del peso que experimenta el adsorbente cuando ha estado en contacto con el adsorvato. La practica #5 denominada “Isotermas de Adsorción” tiene como objetivos (1) Estudiar la adsorción sobre el carbón vegetal (activado), de un soluto en disolución acuosa; (2) determinar la relación existente de ácido acético adsorbido por carbón activado y la concentración de equilibrio del ácido acético en la fase acuosa y (3) determinar el área superficial del carbón vegetal (activado) aplicando las isotermas de Freundlich, Langmuir y B.E.T. Para cumplir con los objetivos previamente expuestos se realizara la parte experimental “Determinación de la Isoterma de Adsorción”, de la cual se obtendrán los datos y valores correspondientes para la realización de las graficas de c/x vs. c, logv vs. logc y 1/v vs. 1/c. Una isoterma de adsorción (también llamada isoterma de sorción) describe el equilibrio de la adsorción de un material en una superficie (de modo más general sobre una superficie límite) atemperatura constante. Representa la cantidad de material unido a la superficie (el sorbato) como una función del material presente en la fase gas o en la disolución. Las isotermas de adsorción se 1 usan con frecuencia como modelos experimentales, que no hacen afirmaciones sobre los mecanismos subyacentes y las variables medidas. Se obtienen a partir de datos de medida por medio de análisis de regresión. La actividad de agua (aw) es un parámetro que indica la disponibilidad de agua en un alimento para que existan reacciones químicas, bioquímicas (p.e. oxidación de lípidos, reacciones enzimáticas, reacción de Maillard) y desarrollo microbiano [5]. Por esto la actividad de agua es un parámetro bastante usado como indicador para predecir la vida útil de un alimento. La isoterma de un producto relaciona gráficamente, a una temperatura constante, el contenido en humedad de equilibrio de un producto con la actividad termodinámica del agua del mismo, ya que en el equilibrio, este último parámetro es igual a la humedad relativa del aire que rodea al producto. Las isotermas son importantes para el análisis y diseño de varios procesos de transformación de alimentos, tales como secado, mezcla y envasado de los mismos. Además son importantes para predecir los cambios en la estabilidad de los alimentos y en la elección del material de empaque adecuado

Para el maíz en grano entero existen varios estudios en cuanto a las características de secado, isotermas de adsorción y desorción, dependencia

con la temperatura de almacenamiento y cálculo del calor isostérico de sorción [9, 7, 12]. La obtención y modelado de la isoterma de adsorción de agua de la harina de maíz, es de suma importancia para la determinación de materiales de embalaje, condiciones de almacenamiento, evaluación de mezclado con otras harinas u otros alimentos en polvo, para predecir su vida útil y para la determinación de condiciones óptimas de secado.

lo tanto, la entalpía de adsorción no será constante, tal y como muestran las mediciones experimentales que aparecen en la siguiente figura: - puede existir movilidad de las moléculas adsorbidas a lo largo de la superficie, dando lugar a la ocupación de posiciones distintas. - Sobre la monocapa quimisorbida pueden formarse otras capas de fisisorción. 3.2. Isoterma BET 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. Para su deducción se parte de tres supuestos: 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.20 El objetivo es calcular la relación entre el número total de moléculas adsorbidas (n) y el número total de centros de adsorción (n0). 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. El grado de recubrimiento ya no valdrá entre 0 y 1 sino entre 0 e infinito. Para su cálculo, de forma equivalente a la deducción de la isoterma de Langmuir, se establece la condición de equilibrio para cada una de las capas formadas, definiendo el número de posiciones de adsorción con j moléculas adsorbidas (sj). Veamos el siguiente ejemplo:

En este caso tenemos: s0=número de posiciones de adsorción con 0 moléculas adsorbidas=4 s1=número de posiciones de adsorción con 1 moléculas adsorbidas=3 s2=número de posiciones de adsorción con 2 moléculas adsorbidas=2 s3=número de posiciones de adsorción con 3 moléculas adsorbidas=2 s4=número de posiciones de adsorción con 4 moléculas adsorbidas=1 En base a los valores de sj podemos calcular n y no:

En base a los valores de sj podemos calcular n y no: