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ADSORCIÓN EN SÓLIDOS

El fenómeno de adsorción sobre superficies, tanto líquidas como sólidas, se caracteriza por la existencia de una sustancia determinada que se presenta en mayor concentración en esa zona que en el resto del sistema. La sustancia que se concentra en la superficie se denomina adsorbato y la que es capaz de concentrar otra en su superficie se conoce como adsorbente. Es especialmente importante en Fisicoquímica el caso de gases que se concentran en la superficie de ciertos sólidos. La adsorción de gases en sólidos depende del tipo de adsorbente, de su superficie específica (superficie por unidad de masa), del tipo de gas adsorbido, de su presión y de la temperatura. En general el aumento de la presión y la disminución de la temperatura favorecen la adsorción del gas por el sólido.

La adsorción de gases por sólidos se clasifica en dos grandes grupos:

Adsorción física

Es un fenómeno reversible y se produce principalmente a temperaturas bajas, mediante uniones relativamente débiles. Se caracteriza por entalpías de adsorción relativamente bajas (5 a 10 kcal/mol) del mismo orden de magnitud que las fuerzas de Van der Waals entre moléculas.

El proceso de desorción, se produce reduciendo la presión parcial del gas o aumentando la temperatura del sistema.

Adsorción química o Quimisorción

Las entalpías de adsorción son en este caso más elevadas (10 a 100 kcal/mol). No son tan frecuentes estos fenómenos como los anteriores y se dan a temperaturas elevadas. Implica interacciones de tipo químico entre adsorbente y adsorbato y por tanto le afecta sensiblemente la temperatura. La quimisorción no es, en general, un proceso reversible ya que requiere temperaturas muy elevadas para la desorción.

La relación entre la cantidad de gas adsorbido CodeCogsEqn(23).gif por un sólido y la presión del gas (p), a temperatura constante, se representa mediante las denominadas isotermas de adsorción o de Freundlich. Empíricamente dependen de las características del adsorbente y del adsorbato (k y n), y se puede expresar como

CodeCogsEqn(24).gif

Generalmente, el valor de n es menor que 1, por lo que al aumentar la presión el volumen de gas adsorbido crece menos. Al decrecer la temperatura tiende a 1 por lo que la isoterma se aproxima a una recta.

bbb.bmp

Los sólidos no solamente son capaces de adsorber gases sino también solutos de disoluciones líquidas. Esta característica es la base de varios procedimientos y técnicas instrumentales como la cromatografía de adsorción o la eliminación de impurezas de las disoluciones.