Isothermas de adsorção Conceito, tipos, exemplos

As Isotermas de adsorção São representações gráficas do comportamento de uma partícula adsorvida, na superfície de um sólido ou líquido, quando sua concentração é aumentada. Se as partículas adsorvidas correspondem às de um gás, sua pressão será levada em consideração.

Ao observar essa isotérmica, ocorre uma idéia de como ocorre o processo de adsorção; E, portanto, como são as interações da superfície de partículas e as características da superfície. Analisar a isoterma é deduzida se a superfície for lisa, porosa ou microporosa, bem como possível condensações.

Componentes necessários para o gráfico ou construção de isotermas de adsorção. Fonte: Gabriel Bolívar.

A imagem superior ajuda a esclarecer o acima mencionado. As partículas adsorvidas (círculos roxos) são os adsorvidos tão chamados. Enquanto o adsorvente é aquele que possui uma área em que os adsorbatos serão adsorvidos. À medida que sua pressão ou concentração aumenta, quanto maior o volume adsorvido sobre o adsorvente.

Esta representação simples corresponde a uma adsorção descrita por isotérmica do tipo I. Usando isotermas, adsorções de gases ou infinidades líquidas em géis, sólidos ou catalisadores são estudados.

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Tipos de isotermas de adsorção

Isotermas de adsorção para sistemas de gás-sólido. Fonte: Daniele Pugliesi/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

Cinco das principais isotermas experimentais usadas por s são mostradas acima. Brunauer para classificar partículas gasosas em sólidos. Cada um descreve um processo de adsorção diferente. Além disso, cada um tem modelos matemáticos que buscam deduzir o comportamento de suas curvas.

Indisty de quais são as unidades ou as variáveis ​​usadas nos eixos x (p/po) e y (x), o eixo x indica quanta pressão ou conversão de adsorbato "atos" no sólido; Enquanto o eixo y, diz quanto desse adsorbato foi realmente adsorvido na superfície do referido sólido ou adsorvente.

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Assim, à medida que avançamos à direita do eixo x, vemos como a quantidade de partículas adsorvidas aumenta dependendo do aumento de suas pressões ou concentrações. Isso leva a um máximo, uma deterioração, um vale, etc., que de alguma forma ou outra permite interpretar como a adsorção ocorre.

Isotherma do tipo I

Isotherma do tipo I. Fonte: Daniele Pugliesi/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

Temos a isotérmica do tipo I acima, que também é conhecida como isotérmica de Langmuir, uma vez que seu modelo previu a forma dessa curva. Vendo isso, é interpretado imediatamente que há uma quantidade máxima (xmax) de partículas adsorvidas, o que não varia, por mais que as pressões aumentem.

Esse valor máximo de adsorção pode ser devido a vários motivos. Um deles é que uma quimisorção está acontecendo, o que significa que partículas ou adsorbatos estão ligados fortemente à superfície do sólido ou adsorvente. Uma vez que não houver mais espaço na superfície para acomodar mais partículas, não haverá mais adsorção.

É dito então que uma monocamada se formou (como os círculos roxos da primeira imagem).

Outro motivo para justificar a isoterma do tipo I é que ocorre uma fisisorção, o que significa que as interações da superfície das partículas são muito fracas (elas não implicam a formação de ligações químicas).

Nesse caso, as partículas acabam entrando em microporos, que antes preencheram, a superfície não terá mais lugares para as seguintes adsorções; Isto é, possui pouca área externa disponível (como se fosse uma rede muito fina). Esse comportamento é observado quando os pós microporosos são analisados.

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Tipo isotérmico Ii

Isotherma tipo II. Fonte: Daniele Pugliesi/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

Up, temos isoterma do tipo II, também conhecida como isoterma sigmóide. Isso descreve os processos Physis para sólidos não bobos e sólidos macroporosos.

Observe que no início se assemelha à isoterma anterior, o que significa que as partículas adsorvidas estão formando uma monocamada na superfície adsorvente. Quando a monocamada estiver pronta, as outras partículas serão adsorvidas no topo do primeiro, dando origem a multicamadas. É quando vemos o aumento característico desta isotérmica (à direita).

Outra razão pela qual a isoterma tipo II é obtida é porque as partículas parecem maior afinidade pela superfície do que elas mesmas. Isto é, a monocamada (partículas-superficie) será mais estável e duradoura do que as multicamadas (partículas-partículas) mais tarde.

Tipo isotérmico Iii

Isotherma do tipo III. Fonte: Daniele Pugliesi/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

A isoterma do tipo III é semelhante ao tipo II em relação à sua interpretação: multapapas e physis. No entanto, desta vez as interações entre multapapas são mais fortes que as da monocamada com a superfície do sólido. Portanto, é uma adsorção irregular, com montes de partículas adsorvidas e peças de superfície livre.

Tipo isotérmico 4

Isotherma tipo IV. Fonte: Daniele Pugliesi/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

A isoterma do tipo IV também descreve processos de fisisorção e multicamada, parecendo isoterma do tipo II; Mas agora, em sólidos porosos (e mesoporosos), onde a condensação de partículas gasosas é possível em pequenos volumes líquidos. Até que o poro com líquido seja "coberto", a monocamada não será completa.

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Tipo isotérmico V

Tipo V Isotherm. Fonte: Daniele Pugliesi/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

O isotérmico tipo V é semelhante ao tipo IV, só que desta vez as formações de multapapas são mais propensas do que o respectivo mono forpa. Isto é, assemelha -se à adsorção descrita pela isoterma tipo III. Aqui, Mulicapa atinge uma espessura máxima, onde não há lugares para mais partículas para adsorver.

Exemplos

Alguns exemplos de sistemas de gás-sólido serão mencionados abaixo ao lado do tipo de isotermas que foram obtidas em seus estudos experimentais:

-Amônia-carbono (tipo I)

-Nitrogênio-zeólitos (tipo I)

-Hidrogênio carbono em altas temperaturas (tipo I)

-Negro de oxigênio de carvão (tipo I)

-Nitrogênio de sílica (tipo II)

-Nitrogen-hierro (tipo II)

-Sílica bromo-gel (tipo III)

-Vapor de iodo de sílica (tipo III)

-Nitrogênio-político (tipo III)

-Kripton-negro de carvão (tipo IV)

-Benzeno-gel de óxido férrico (tipo IV)

-Carbono de vapor de água (tipo V)

Observe que os sólidos mencionados eram carvão, carvão preto, ferro metálico, óxido de ferro, zeólitos e gel de sílica. Todos eles são bons exemplos de adsorventes com várias aplicações industriais.

Referências

1. Walter J. Moore. (1963). Química Física. Em termodinâmica e equilíbrio químico. (Quarta ed.). Longmans.
2. Irã. Levine. (2009). Princípios da físico -química. Sexta edição, página 479-540. Mc Graw Hill.
3. Glasstone. (1970). Livro de Química Física. Segunda edição. D. Van Nostrand, Company, Inc.
4. Unidade 3. Fenômenos de superfície. (s.F.). Adsorção. [PDF]. Recuperado de: DePa.Fquim.Unam.mx
5. Lowell s., Shields J.E. (1984) isotermas de adsorção. In: Área de superfície em pó e porosidade. Springer, Dordrecht.
6. Elsevier b.V. (2020). Isotérmica de adsorção. Cientedirect. Recuperado de: ScientEdirect.com
7. Wikipedia. (2020). Adsorção. Recuperado de: em.Wikipedia.org