ADSORCION II ADSORCION DE GIBBS

ADSORCION II ADSORCION DE GIBBS

Un concepto importante que hay que destacar es la tensión superficial.

La tensión superficial puede definirse como la fuerza que ejerce un líquido sobre una determinada superficie debido a la existencia de una atracción no compensada hacia el interior del mismo sobre las moléculas individuales de la superficie. Es la forma en que se refleja la cohesión entre moléculas en un líquido.

La tensión superficial depende de la naturaleza del mismo, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. 

Existen tres grupos. En el grupo I se encuentras los electrolitos fuertes, estos son los agentes no tensoactivos.

Grupo II: Se encuentran los no elecrolitos, los electrolitos débiles, estos so agentes tensoactivos.

Grupo III. Estos abaten completamente la tensión superficial y son los Detergentes.

La isoterma de Langmuir es uno de los modelos  lógicos más poderosos y descriptivos del proceso de adsorción. En el caso de superficies fluidas, aunado a la ecuación de adsorción de Gibbs, proporciona una clara descripción física del comportamiento de la tensión superficial en términos moleculares. 

La isoterma de adsorción de Langmuir ha sido ampliamente usada en sistemas de tipo sólido-líquido, sólido-vapor, sólido-gas, líquido-vapor y líquido-líquido. Cuando el proceso de adsorción o concentración se produce sobre una superficie sólida, la isoterma de adsorción se construye a partir del balance de material entre la fase fluida y el sólido en contacto. Para la adsorción en fases fluidas, como es el caso de líquido-vapor o líquido-líquido, es necesario emplear la ecuación de adsorción de Gibbs para evaluar la concentración del anfifilo en la superficie, mediante la medición de la tensión superficial o interfacial

Langmuir estableció 3 postulados para describir la adsorción en la superficie:

I.Formación de una monocapa de moléculas adsorbidas.

II.Todos los sitios de la superficie tienen la misma probabilidad de ser ocupados.

III.No hay interacción entre moléculas adsorbidas.

También cabe destacar que existen dos tipos de adsorciones, las adsorciones físicas y las adsorciones químicas, las primeras son más débiles, mientras que las segundas son más fuertes, tienen interacciones covalentes. 

El efecto de tensoactividad esta dada por la distribución de un soluto en una sustancia.

En la práctica se pudo comprobar que el Fenol es un agente tensoactivo, pues se comportó como uno, aparte de que es un electrolito débil y se esperaba que se comportara como tal.

ADSORCION I

                                                                   
                                                                       ADSORCION I

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.

Hay una clara diferencia entre el fenómeno de adsorción y el de absorción, en el segundo existe una penetración 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

Hay dos tipo de adsorción, la adsorción física y la química. La primera es mas débil, mientras que la segunda es más fuerte, se presentan enlaces covalentes.

El objetivo principal de esta experiencia fue determinar el tipo de adsorción que tiene lugar para estas sustancias. Se estudió el proceso de adsorción del ácido acético diluido por contacto con carbón activado en polvo. Para determinar la adsorción del ácido acético, en soluciones acuosas a distintas concentraciones, por el carbón activado se utiliza un método muy sencillo.  Se preparan  soluciones de ácido acético de concentraciones distintas. Se procede a adsorber las soluciones, una a una, por una cantidad de adsorbente agitando uniformemente durante variosm minutos. Se filtra y se titula la solución restante para conocer la concentración final de la solución. Con la concentración inicial y la final se calcula la masa de soluto adsorbida. Estos valores se ajustan a ecuaciones lineales, de las teorías de adsorción a temperatura constante, de Langmuir y Freundlich. Se determina cual es el mejor ajuste y a ése se le atribuye el fenómeno. 

Este tipo de experimentos se realizan a nivel de laboratorio con la finalidad de determinar si un adsorbente es adecuado para separar un soluto, o un gas, específico de una solución determinada. Este proceso se realiza continuamente en la industria farmacéutica, alimenticia, textil, petroquímica porque es importante conocer las características adsorbentes que pueda presentar un material o compuesto específico apuntando a un objetivo determinado.

En la experiencia se presencio una adsorción física debido a que no se presento ninguna reacción entre las moléculas del absorbato y el absorbente.

PRESION DE VAPOR

                                                     PRESION DE VAPOR

El propósito de este experimento fue el de determinar la presión de vapor de un líquido a diferentes temperaturas de ebullición, modificando la presión del sistema.

Para la determinación de la presión de vapor se utilizó un aparto de presión de vapor.

Se pudo evaluar la entalpía de vaporización mediante el modelo de Clasius y Claperyron.

En el equilibrio de fases se deben satisfacer las condiciones del equilibrio termodinámico: igualdad de la presión, temperatura y potencial químico. A partir de este último se puede obtener la expresión de Clapeyron, la cual representa las líneas de sublimación, fusión o evaporación. Mediante las hipótesis adicionales de que la fase vapor se comporta como gas ideal y que el cambio de entalpía es independiente de la temperatura, de esto se llega a la expresión de Clausius y Clapeyron, la cual corresponde a la ecuación de una recta.

Si se considera una muestra liquida de una sustancia pura en un recipiente cerrado, la presión del vapor en equilibrio con el líquido se denomina presión de vapor. La presión de vapor depende de la naturaleza del líquido y aumenta con la temperatura hasta la temperatura crítica.

Para la determinación de la presión de vapor se utilizó un recipiente que sirvió de amortiguador al cual estaban conectadas tres mangueras de látex,  una de ellas se conectó a la bomba de vacío y la otra se conectó al manómetro de mercurio, así también se utilizó un matraz de dos bocas el cual contenía al líquido en estudio, y sostenía el termómetro y al refrigerante.

“Mediciones de pH y Titulaciones Potenciométricas” y “Determinación de ε° y del número de electrones involucrados en la reacción”

“Mediciones de pH y Titulaciones Potenciométricas”

Para poder entender esta práctica se tenia que tener conceptos previos, se sabe que en las clasificaciones de las soluciones se incluyen las soluciones de tipo electrolito. Existen los electrolitos fuertes, que son sustancias moleculares o tónicas buenas conductoras de electricidad, están disociadas prácticamente en un 100% y pueden ser Sales y Acidos fuerte como por ejemplo el más conocido de todos es el HCl. Por otra parte también están los electrolitos débiles, estos son sustancias de naturaleza molecular o ionice que se disocian parcialmente estableciendo un estado de equilibrio químico, un ejemplo de estos es el CH3COOH.

Otras herramientas  de las cuales se recordó el uso y función son las celdas electroquímicas, de las cuales solo existe dos tipos, la celda de electrólisis y la celda galvánica . Estas celdas ocupan electrodos, que son de cierto tipo como por ejemplo platino, plata vidrio. El tipo de electrodo a utilizar varia según sea la necesidad.

Y no hay que olvidar por supuesto a las soluciones reguladoras, estas se componen de bases o ácidos débiles con su sal conjugada y tienen la función de resistir cambios en e pH a la adición de ácido o bases fuertes.

En esta práctica se hizo uso de un alkalseltzer junto con agua destilada ,formándose en conjunto una solución amortiguadora, que al ir agregando poco a poco el acido fuerte (HCl) resistió los cambios disminuyendo el pH paulatinamente. Sin embargo, al momento de realizaron solo con el agua destilada el pH disminuyó significativamente en los primeros 0.5 ml adicionados. Esto nos ayudó a comprender como funciona una solución amortiguadora. 

“Determinación de ε° y del número de electrones involucrados en la reacción”

En cualquier reacción redox hay amenos dos reactantes, un agente reductor que al perder electrones  se oxida y un agente oxidante que al aceptar electrones se reduce.

Las reacciones redox pueden llevarse a cabo de dos maneras distintas:

Poniendo en contacto los reactivos oxidante y reductor en un recipiente adecuado, como un vaso de precipitados o un tubo de ensayo. 

En una celda galvánica, donde los reactivos están en recipientes separados. 

La determinación del potencial normal ε° a un pH dado puede conseguirse con la ayuda de un potenciometro. En esta practica se preparó un amortiguador con una serie de soluciones de sistemas redox que contenían diversas proporciones de forma reducida y oxidada del par redox. A partir de los datos obtenidos se calculó el potencial y el numero de electrones con la ecuación de Nernst.

Como es un sistema Fe 3+/Fe2+ el número de electrones involucrados en el sistema es de 1e.

PRACTICA 7 MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Las soluciones con conductividad alta producen corrientes más altas.

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos.

En el caso de las disoluciones electrolíticas, la corriente es transportada por los iones de la disolución, los cuales se mueven en distintos sentidos (de acuerdo con el signo de su carga) bajo la acción del campo eléctrico producido por la diferencia de potencial aplicada.  

 La conductividad eléctrica es el recíproco de la resistencia en ohms, medida entre las caras opuestas de un cubo de 1.0 cm de una solución acuosa a una temperatura especificada. Esta solución se comporta como un conductor eléctrico donde se pueden aplicar las leyes físicas de la resistencia eléctrica.

Las unidades de la conductividad eléctrica son el Siemens/cm 

La medición eléctrica se efectúa mediante un instrumento denominado conductímetro

Hay factores que pueden afectar el resultado de la medición como:

•          La exposición de la muestra al aire atmosférico, puede causar cambios en la conductividad, debido a pérdida o ganancia de gases disueltos, en especial el CO2. 

•          Sustancias no disueltas o materiales que precipiten lentamente en la muestra, pueden causar ensuciamiento en la superficie de los electrodos y causar lecturas erroneas.

•          El ensuciamiento por sustancias orgánicas, bioensuciamientos y corrosión de los electrodos, causan lecturas inestables o erroneas.

CINETICA DE LAS REACCIONES QUIMICAS

La cinética química abarca los siguientes aspectos: predecir la velocidad que tendrá una reacción en unas condiciones determinadas de presión, temperatura, concentración, catalizador, y determinar y comprender el mecanismo por el que tiene lugar una reacción. Esto posee una importancia indispensable en la industria de procesos en donde ocurren transformaciones químicas para tomar base del diseño de reactores y procesos que involucren una o varias reacciones.

Los enfoques de la cinética química son: primeramente, los cambios cuantitativos que ocurren durante la reacción al alcanzar el estado final sin importar si la reacción ocurre lenta o rápidamente y el segundo enfoque se interesa por la rapidez con la que los reactivos son transformados en productos, teniendo en cuenta el tiempo como variable independiente

El peróxido de hidrogeno o agua oxigenada, es un potente agente oxidante relativamente estable que al calentarlo o por exposición prolongada a luz se descompone con facilidad en oxígeno y agua , razón por la cual se conserva en envases opacos.
𝐻2𝑂2 →𝐻2𝑂+𝑂2 

A temperatura ambiente, la reacción anterior es lenta pero existe una gran variedad de catalizadores que aumentan su velocidad. Los iones yoduro son un ejemplo de catalizador en esta reacción.

La velocidad de reacción es proporcional a la concentración de los iones yoduro y a la concentración de los iones hidrógeno 
Para explicar el orden de reacción se requieren de 3 pasos.

La primera parte consiste en una reaccion lenta entre 𝐻2𝑂2 y𝐼−

𝐻2 𝑂2𝑎𝑐 + 𝐼−𝑎𝑐)→ 𝐼𝑂− (𝑎𝑐) + 𝐻 2𝑂  (𝑙) 

La segunda parte es el establecimiento de un equilibrio por el ácido débil, ácido yódico, HIO, este paso sucede rápidamente 

𝐼𝑂−(𝑎𝑐)+ 𝐻 3𝑂+ ↔ 𝐻𝐼𝑂   (𝑎𝑐) + 𝐻 2𝑂 (𝑙)  
Finalmente, se forma yodo en una reacción rápida entre el ácido yódico, iones hidrógeno e iones yoduro: 
𝐻𝐼𝑂   (𝑎𝑐)+ 𝐻 3𝑂++ 𝐼− 𝑎𝑐)→  𝐼2 (𝑎𝑐)+2𝐻 2𝑂(𝑙)
La cinética y el orden total de la reacción son aquellos del paso lento, debido a que es la parte determinante de la velocidad de reacción total .

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