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Adsorción: Conceptos, Tipos y Ejemplos - Prof. Plata, Guías, Proyectos, Investigaciones de Calor y Transferencia de Masa
Una introducción a la adsorción, un fenómeno de superficie molecular donde las moléculas de un fluido se adhieren a la superficie de un sólido. Se explican los conceptos básicos, los tipos de adsorción (física, química y eléctrica), las condiciones de un buen adsorbente, ejemplos de adsorbentes comunes y sus ventajas y desventajas. También se incluyen ejercicios prácticos para aplicar los conceptos aprendidos.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2023/2024
1 / 33
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ADSORCIÓN
FCR
CONCEPTO
Es un fenómeno de superficie molecular.
Las moléculas de un fluido se ponen en contacto
con la superficie de un sólido y se adhieren a ella.
La adsorción puede definirse como la tendencia
de un componente del sistema a concentrarse en
la interfase, donde la composición interfacial es
diferente a las composiciones correspondientes al
seno de las fases.
Elementos (^) Adsorbente: Superficie sobre la que sucede la adsorción. (^) Adsorbato: Sustancia que se pega (adsorbe) en la superficie.
ADSORBENTES
EJEMPLOS: (^) Carbón activado (^) Gel de sílice (^) Alúmina (^) Bauxita
Ventajas y desventajas
Por razones prácticas, el carbón activado es el único que se
emplea más para eliminar los vapores orgánicos de las
emisiones gaseosas industriales.
El gel de sílice solo es eficaz cuando no hay agua presente,
porque también es deshidratante y tiende a captar el agua
mucho más rápidamente que las moléculas orgánicas.
Se usa para separar los gases orgánicos de emisiones
gaseosas, si están completamente secas. Su regeneración
exige calor seco.
La alúmina y la bauxita se emplean para la deshidratación
del aire y de gases diversos.
ADSORCIÓN FÍSICA O DE VAN DER
WAALS
(^) Se caracteriza por sus calores bajos, del orden de 10,000 calorías o menor por mol de adsorbato, y por el hecho de que el equilibrio es reversible y se establece rápidamente. (^) Este tipo de adsorción se da por fuerzas débiles y, generalmente, no específicas, tales como las fuerzas de Van Der Waals y de London. (^) Algunos autores distinguen dos tipos de adsorción física: De Van Der Waals Se da cuando la sustancia permanece mayormente en la superficie del adsorbente, Persorción Se da en los casos en los que la sustancia parece penetrar a una profundidad apreciable.
Van der Waals
(^) En fisicoquímica, las fuerzas de Van der Waals o interacciones de Van der Waals, son las fuerzas atractivas y/o repulsivas entre moléculas distintas a aquellas debidas a un enlace intramolecular (Enlace iónico, Enlace metálico y enlace covalente de tipo reticular) o a la interacción electrostática de iones con moléculas neutras.
ADSORCIÓN ACTIVADA O QUÍMICA
Este tipo de adsorción va acompañada de cambios caloríficos
más acentuados y que varían desde 20,000 hasta 100,
calorías lo que ocasiona una ligadura mucho más firme del gas a
la superficie.
Como estos calores son de igual magnitud a los que tienen lugar
en las reacciones químicas, resulta evidente que la adsorción
química es una combinación de moléculas de gas con la
superficie formándose un compuesto sobre esta.
Adsorcion fisica Adsorcion quimica
1. Interacciones débiles adsorbato – adsorbente, del tipo Van der Waals, dipolo- dipolo, puentes de hidrógeno. 1. Enlaces fuertes, del tipo covalente (se **forma un nuevo compuesto).
- Adsorción reversible 2. Generalmente irreversible.
- Formación de mono o multicapas 3. Formación de monocapas.
- Calor de adsorción (entalpía) relativamente bajo, ∆H = 1 – 10 kcal/mol.** 4. Calor de adsorción elevado, ∆H = 20 – 100 kcal/mol. Ejemplos: adsorción de agua sobre el desecante silica gel, vapores de disolventes sobre C activado, depósito de vapor de agua sobre vidrios, espejos, etc. Ejemplos: formación de óxido de Fe, por la reacción del oxígeno con la superficie de objetos de Fe, algunas reacciones específicas de catálisis, reacciones covalentes para
ADSORCIÓN DE TIPO ELÉCTRICO
(^) Cae dentro del intercambio iónico y a menudo se le llama adsorción por intercambio. (^) Es un proceso mediante el cual los iones de una sustancia se concentran en una superficie como resultado de la atracción electrostática en los lugares cargandose la superficie. (^) Para dos absorbatos iónicos posibles, a igualdad de otros factores, la carga del ión es el factor determinante en la adsorción de intercambio. (^) Para iones de igual carga, el tamaño molecular (radio de solvatación) determina el orden de preferencia para la adsorción.