Quimica fisica biologica-quimica fisica I




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fecha de publicación19.08.2016
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QUIMICA FISICA BIOLOGICA-QUIMICA FISICA I

TRABAJO PRACTICO N° 7
TEMA: FENÓMENOS DE SUPERFICIE
OBJETIVO: Obtención de los parámetros que caracterizan la isoterma de adsorción del ácido acético sobre carbón activado. Se utilizarán las ecuaciones de Langmuir y de Freundlich determinándose cual de ellas correlaciona mejor los datos experimentales. Se determinará que tipo de adsorción se mide en el práctico.
FUNDAMENTOS: La adsorción es un fenómeno de superficie. Consiste en la interacción entre el movimiento de moléculas de un líquido o fase gaseosa y las relativas moléculas fijas que es la superficie o interfase, (en esta discusión el término molécula puede ser usado genéricamente incluyendo átomos e iones). El proceso de adsorción puede ser clasificado en físico o químico dependiendo del tipo de fuerza de enlace involucrada. Otra clasificación es reversible e irreversible, referido a la relativa facilidad de remoción o de sorción de las moléculas adsorbidas. Generalmente, la adsorción física es reversible, mientras que la química es de tipo irreversible. Las moléculas adsorbidas pueden estar en fase gaseosa, líquida o formando una solución líquida. La superficie adsorbente puede ser un sólido o un líquido.

La absorción desde una solución es usualmente monomolecular, por ejemplo, la adsorción cesa cuando la superficie es completamente cubierta con una capa monomolecular. La cantidad adsorbida varía con la concentración de la solución.

Hay dos ecuaciones para relacionar la adsorción monomolecular, una es la ecuación empírica de Freundlich: x/m = k C1/n o log(x/m) = log k + 1/n log C, donde x/m es el peso del material adsorbido por gramo de adsorbente y C es la concentración de la solución de equilibrio. Las constantes k y n pueden ser evaluadas a través de los datos experimentales.

La otra ecuación es la de Langmuir:



Donde Ym es la cantidad adsorbida por gramo de adsorbente cuando la superficie es cubierta con una monocapa. a es una constante proporcional al calor de adsorción y la temperatura. Esta ecuación está basada sobre la suposición de que la superficie del sólido es completamente uniforme. Desviaciones de la ecuación indican la no uniformidad en la superficie.
DROGAS: NaOH 0,1 N, AcH 0,3N, carbón vegetal.

NORMAS DE SEGURIDAD

Hidróxido de Sodio:

Estabilidad y Reactividad:

La sustancia es una base fuerte, reacciona violentamente con ácidos y es corrosiva en ambientes húmedos para metales tales como cinc, aluminio, estaño, y plomo originando hidrógeno (combustible y explosivo). Ataca a algunas formas de plástico, de caucho y de recubrimientos. Absorbe rápidamente dióxido de carbono y agua del aire. Puede generar calor en contacto con la humedad o el agua.

Características de Peligrosidad:

Producto Peligroso, Higroscópico. Reacciona con agua y otros materiales. Causa quemaduras a piel y ojos. Puede ocasionar irritación severa de tracto respiratorio y digestivo con posibles quemaduras. En casos crónicos puede producir cáncer en el esófago y dermatitis por contacto prolongado con la piel.
Condiciones de manipuleo: NO verter agua, sobre está sustancia. Cuando se deba disolver o diluir, añadirla al agua siempre lentamente, no comer, beber, ni fumar en lugar de trabajo y observar las medidas de precaución usuales para manipulación de productos químicos. No pipetear directamente con la boca. Usar siempre un dispositivo especial para pipetear líquidos.

Condiciones de almacenamiento: Separado de ácidos fuertes, metales, alimentos y piensos, materiales combustibles. Mantener en lugar seco y bien cerrado en un área que disponga de suelo de hormigón, resistente a la corrosión.
Primeros Auxilios:

En general: evitar todo tipo de contacto. Evitar la dispersión del polvo. En todos los casos luego de aplicar los primeros auxilios, derivar al médico.

Contacto con la piel: Quitar las ropas contaminadas, aclarar la piel con agua abundante o ducharse.
Contacto con los ojos: Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar las lentes de contacto si puede hacerse con facilidad).

Inhalación: Aire limpio, reposo, posición de seimincorporado, respiración artificial si estuviera indicada.
Ingestión: Enjuagar la boca. NO provocar el vómito, dar de beber agua abundante.
Procedimiento en caso de derrame

Evacuar el área. Restringir el acceso a personas innecesarias y sin debida protección. Ubicarse a favor del viento. Usar equipos de protección personal. Ventilar el área. No permitir que caiga en fuentes de agua y alcantarillas. Los residuos deben recogerse con medios mecánicos no metálicos y colocados en recipientes adecuados para su posterior disposición.
Acido Acético

Características de Peligrosidad:

La sustancia es moderadamente ácida. Reacciona violentamente con oxidantes tales como trióxido de cromo y permanganato potásico. Reacciona violentamente con bases fuertes. Ataca muchos metales formando gas combustible (hidrógeno).

Condiciones que deben evitarse: Fuentes de ignición y calor.

Materiales a evitar: Oxidantes, bases y metales.

Productos de descomposición: Con metales se descompone formando gas combustible (hidrógeno).
Polimerización: No aplicable.
Los efectos de la toxicidad se relacionan con sus propiedades altamente corrosivas.

Inflamable. Provoca quemaduras graves.

El calentamiento intenso puede producir aumento de la presión con riesgo de estallido.

Las vías de entrada pueden ser:

· Inhalación: Irritación de nariz y garganta, dificultad para respirar, tos, flema.

· Contacto con la piel: Riesgo de irritaciones y quemaduras severas.

· Ojos: Irritación severa de los ojos, lesiones oculares graves.

· Ingestión: Irritación, quemadura y perforación del tracto gastrointestinal. Nauseas y vómitos. Dificultad para respirar. Moderadamente tóxico.
Condiciones de manipuleo: Evitar el calentamiento intenso. Esto puede producir aumento de la presión con riesgo de estallido. Evitar llama abierta. NO producir chispas, NO fumar. Por encima de 39ºC; sistema cerrado, ventilación y equipo eléctrico a prueba de explosiones. No comer ni beber durante el trabajo.

Condiciones de almacenamiento: Almacenar en lugar a prueba de incendio. Separado de oxidantes, bases. Mantener en lugar frío; mantener en una habitación bien ventilada. Separado de alimentos y piensos.
Primeros Auxilios:

· En caso de inhalación llevar a lugar fresco y bien aireado.

· En caso de salpicadura en los ojos, enjuague lo antes posible con agua corriente por lo menos 15 minutos manteniendo los parpados abiertos. Si no se pudieron mantener los parpados abiertos aplicar colirio analgésico en la zona afectada.

· Quitar ropa y calzado contaminados en caso de derrame (bajo una ducha si es necesario) y lave con abundante agua la piel afectada.

· En caso de ingestión, enjuague boca y suministre agua fresca. Si no estuviera consciente no suministre nada por la boca. No provocar vomito. En todos los casos consulte con un medico inmediatamente o traslade a la persona al hospital.
Medidas a tomar en caso de incendio y explosión:

Medidas de extinción apropiadas: Pulverizar con agua, espuma resistente a alcohol o dióxido de carbono.

Medidas de extinción inadecuadas: No corresponde.

Productos de descomposición: Al quemarse genera gases tóxicos e inflamables.

Equipos de protección personal especiales: Trajes aluminados de protección y equipo autónomo de respiración.

Instrucciones especiales para combatir el fuego: Mantener frío los bidones y demás instalaciones rociando con agua.
Procedimiento en caso de derrame

Precauciones personales: Protección personal completo, incluyendo equipo autónomo de respiración.
Precauciones ambientales: Solo bajo la responsabilidad de un experto eliminar el residuo con abundante agua.

Métodos de limpieza: Recoger el líquido procedente de una fuga en recipientes herméticos. Neutralizar con precaución el líquido derramado con carbonato sódico.

TÉCNICA OPERATORIA:

PREPARACIÓN DEL CARBON ACTIVADO: Se pesan 10 gramos de carbón vegetal, se llevan a un tubo conectado a la bomba de vacío. Calentar con mechero durante quince minutos, (calentamiento constante), agitar, continuar el calentamiento otros quince minutos.

PREPARACIÓN DE LAS DISOLUCIONES: Se preparan ocho soluciones de ácido acético a partir de la solución madre 0,3N, (rango de concentraciones: 0.015 - 0.21N). Se titulan cada una de las diluciones para conocer la concentración inicial.
PROCEDIMIENTO: Se preparan ocho erlenmeyers con 1 gramo de carbón cada uno. Agregar luego en cada erlenmeyer 100 mL de LA DILUCIÓN de ácido acético correspondiente, se tapan las muestras y se agitan periódicamente durante quince minutos, y se dejan reposar a temperatura ambiente otros quince minutos.

Después del equilibrio se filtran las muestras a través de papel de filtro plegado, descartar los primeros 10 mL, evitando la adsorción del ácido acético por el papel de filtro. Titular dos alícuotas de 10 mL con solución 0.1N de NaOH estandarizado, usando fenolftaleína como indicador.

CALCULOS:

1- Determinar la concentración inicial y final de equilibrio.

2- Equivalentes de ácido adsorbidos por gramo de adsorbente: x/m o Y.

3- Graficar log x/m vs log Cf (M) y determinar las constantes de Freundlich.

(Valores teóricos: n= 2.32 y k= 0.16 a 25 C.)

4- Graficar Cf/Y vs Cf y determinar las constantes de la ecuación de Langmuir.
TABLA:


Ci (g%)

Cf (g%)

Y (g%/g)

Log Y

Log Cf (N)

Cf (N)/Y(g%/g)




















CUESTIONARIO

1-Defina adsorción

2-Diferencia entre adsorción química y adsorción física.

3-Se investigo la adsorción de nitrógeno sobre carbón animal a –77°C y encontraron que una muestra de carbón de 0,0946g adsorbió los siguientes volúmenes de nitrógeno adsorbidos (corregidos a 0°C y 1 atm) a las presiones que se indican:

P/atm

3,5

16,7

33,5

x/cm3 N2

0,0119

0,0181

0,0212

Represéntese gráficamente estos datos de manera que se obtenga una línea recta de acuerdo a la siguiente relación y calcúlese las constantes incluidas:

BIBLIOGRAFIA:

- Physical-Chemistry de Salzberg-Morrow

- Daniels, Curso de Química Experimental

- Barrow, Química Física

- Palmer, W.G., Química Física Experimental

- Maron y Pruton, Fundamentos de Fisicoquímica

- Crackford y Knight, Fundamentos de Fisicoquímica

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