Adsorción física sobre sólidos: aspectos termodinámicos

Abstract

Recebido em 4/6/08; aceito em 7/11/08; publicado na web em 28/4/09 PHYSICAL ADSORPTION ON SOLIDS: THERMODYNAMIC ASPECTS. A thermodynamic formalism based on the Gibbs Dividing Surface (GDS) for the description of a solid-fluid interface is presented, so that the adsorption layer is understand as a phase and the adsorption process as the transference of components between a 3-dimensional phase and a 2-dimensional one. Using a state equation derived from the Henry's Law, we shall show how the Langmuir isotherm is deduced from de Gibbs isotherm. The GDS is useful also for understanding the release of heat by a system as the adsorption occurs.Keywords: physical adsorption; Gibbs isotherm; isosteric enthalpy. INTRODUCCIÓNEl formalismo termodinámico clásico desarrollado para la descripción de los fenómenos de adsorción se basa en el concepto de equilibrio y en el modelo de la superficie divisora de Gibbs. Si bien el modelo de Gibbs tiene ventajas importantes, particularmente un formalismo simple que considera la capa adsorbida como una fase, también exhibe algunas particularidades, como: la utilización de cantidades de exceso relativas cuyo significado puede ser difícil de comprender, esencialmente cuando se intentan relacionar estas magnitudes con las cantidades adsorbidas en la interfase y la ubicación del plano de Gibbs, con volumen cero, sobre la superficie del sólido. GENERALIDADESLa adsorción es el enriquecimiento (adsorción positiva o simplemente adsorción) o agotamiento (adsorción negativa) de uno o más componentes en una interfase o capa interfacial. En este proceso la especie que se va a adsorber es el adsortivo, que en el estado adsorbido recibe el nombre de adsorbato. Cuando una de las fases involucradas en la adsorción es sólida, a esta se le llama adsorbente. 1,2La adsorción es física cuando la naturaleza de las interacciones moleculares entre el adsorbente y el adsorbato es de corto alcance, por esto a procesos que promuevan el enriquecimiento de un componente en una interfase debido a fuerzas de largo alcance, como son las fuerzas gravitacionales (fenómenos de sedimentación), no se les considera adsorción. 3Una de las mayores dificultades cuando se plantean modelos para describir cuantitativamente los fenómenos de adsorción, es el desconocimiento de cómo varían las concentraciones de las especies entre la superficie del sólido y el seno de la fase fluida. G. W. Gibbs en 1877 introdujo el concepto de exceso de superficie haciendo referencia a la cantidad de cada componente en la superficie ó simplemente la cantidad adsorbida.2 Para formalizar esta cantidad Gibbs planteó estudiar el proceso de adsorción en un sistema de referencia dividido en dos zonas por una superficie imaginaria, la superficie divisoria de Gibbs o GDS, de volumen cero, la cual es paralela a la superficie del adsorbente. El sistema de referencia ocupa el mismo volumen que el sistema real y las concentraciones de cada uno de los componentes en solución son constantes en función de la distancia desde el seno de la fase fluida hasta la GDS...

Estudio teórico-experimental de la adsorción y reducción catalítica de SO₂ sobre CR₂O₃/AL₂O₃ en presencia de CH₄ y O₂ a altas temperaturas

“…2 Difracción de Rayos X: Permitió determinar el tipo de estructura cristalina junto con el porcentaje de cristalinidad de cada muestra. 3 Superficie específica BET: Es la suma de la superficie de todos los poros contenidos en un gramo de muestra.…”