14 Adsorcao 12

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ADSORÇÃO 
 
Referências: 
 LUPIS, C. H. P. Chemical Thermodynamics of Materials. 
New York : North-Holland, 1983. p. Capítulo XIV: 
Adsorption. 
DeHOFF, ROBERT T. Thermodynamics in Materials 
Science. New York : McGraw-Hill, Inc., 1993. pp. 395-401. 
Adsorption. 
ATKINS, P. W. (adsorption). Physical Chemistry. Oxford : 
Oxford University Press, reprinted 1995. pp. 985-996. 
Adsorption. 
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Adsorção é a reação entre átomos ou moléculas de uma fase gasosa 
ou líquida com uma superfície de um material sólido ou líquido. 
A adsorção resulta no acúmulo de átomos ou moléculas sobre a 
superfície do material, dando origem ao filme de adsorbato. 
A adsorção não deve ser confundida com o 
fenômeno da absorção, onde a substância 
difunde para o interior do material líquido ou 
sólido, formando uma solução. 
A reação inversa é chamada 
de desorção. 
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Similarmente à tensão superficial, a adsorção é consequência 
da energia de superfície. 
No interior do material, cada átomo que o constitui está 
devidamente ligado aos demais átomos vizinhos. 
 
Por sua vez, os átomos da superfície não estão 
completamente rodeados por átomos do material e por isso 
os adsorbatos são atraídos e ligados à superfície, 
aproximando-se dos efeitos do número de coordenação. 
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Oxygen molecules (red) adsorb on a 
bimetallic surface of platinum (purple) and 
cobalt (green). From P. B. Balbuena, D. Altomare, L. 
Agapito, and J. M. Seminario, “Theoretical analysis of oxygen 
adsorption on Pt-based clusters alloyed with Co, Ni, or Cr embedded in 
a Pt matrix,” J. Phys. Chem. B (in press). 
 
 
http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://xamplified.com/wp-
content/uploads/2009/03/image0012.jpg&imgrefurl=http://www.xamplified.com/adsorption/&usg=__sClml2RQbhrKn3Fv3TcnC24i1Ws=&h=368
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BR&start=12&zoom=1&um=1&itbs=1&tbnid=o4TP2oRz8Q0YIM:&tbnh=114&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dadsorption%26um%3D1%26
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REAÇÃO HETEROGÊNEA 
 ADSORÇÃO 
Etapas do Mecanismo de Adsorção (processo genérico): 
1. Transporte de massa dos reagentes até a interface 
(difusão reticular, difusão através de poros, difusão 
através de fluido - estagnado, convectivo). 
2. Adsorção dos reagentes na interface. 
3. Reação química na interface. 
4. Desorção dos produtos a partir da interface. 
5. Transporte de massa dos produtos a partir da interface. 
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Adsorção – Sítios Ativos - Desorção 
•ADSORÇÃO: Fenômeno de natureza interfacial 
envolvendo interação atômica entre os átomos reagentes e 
determinadas posições reticulares - particulares, sem que 
ocorra modificação da natureza química das espécies. 
•As posições onde ocorre a reação de adsorção são 
chamadas sítios ativos. 
•O fenômeno oposto (produto da reação saindo da 
superfície para a outra fase) é chamado de desorção. 
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TIPOS DE ADSORÇÃO 
Adsorção Física - quase que estritamente ligada à adsorção de 
gases em sólidos, caracterizando-se por uma interação que tem ordem 
de grandeza das forças de van der Vaals, de baixa intensidade e 
facilmente rompidas. A energia de ativação é pequena. A desorção é 
praticamente simultânea à adsorção e dificilmente a adsorção física é 
etapa controladora de reação. 
 
Adsorção Química - as interações entre átomos/moléculas são 
maiores, da ordem das ligações covalentes, sem que ocorra 
modificação da natureza das espécies. Eventualmente ocorre ruptura 
de ligações moleculares (por exemplo, adsorção de O e não O2). A 
energia de ativação da adsorção física é cerca de 10 vezes menor que 
a das reações químicas. 
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ADSORÇÃO QUÍMICA 
ISOTERMA DE LANGMUIR 
Uma reação de adsorção química genérica é: 
 
IS + A  IS.A 
 
onde, 
 
IS = sítio ativo; 
A = adsorbato; 
IS.A = espécie adsorvida 
 
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ADSORÇÃO QUÍMICA 
ISOTERMA DE LANGMUIR 
Pela teoria do complexo ativado: 
 
 
 
 
Como as energias de ativação da adsorção (Ho*ads) são 
relativamente baixas, a constante de velocidade, kads, é alta, ou 
seja, a velocidade é rápida e sempre é atingido o equilíbrio. 
 
Raramente a formação de IS.A é a etapa limitante. 





 

RT
H
exp.kk
*o
ads
oads
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Considerando, o equilíbrio da reação de adsorção química, numa dada 
temperatura: 
IS + nA = IS.An 
E sendo: 
L = número total de sítios por unidade de área (L  1015 sítios/cm2) 
 = (fração) número de sítios com adsorbato por unidade de área / 
número total de sítios por unidade de área = fração de sítios ativos 
coberta por A adsorvido na superfície : 0    1. 
No = número de Avogadro 
cIS.A = concentração molar de IS.A = .L/No 
cIS = concentração molar de sítios ativos livres (L - L)/No = (1-).L/No 
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No equilíbrio: 
n
An
A
o
o
n
AASS
A.SA.S
ads
c)1(
c.
N
)1(L
N
L
)c..(c.
c.
K nn









II
II
n
Aads
n
Aads
c.K1
cK


Que é a Isoterma de Langmuir para uma monocamada de adsorção. 
A forma gráfica de  em função de cA, com n =1, é uma reta para 
concentrações mais baixas; para concentrações mais altas,  tende a 1. 
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EXERCÍCIOS 
ADSORÇÃO 
1. Considere a reação do sólido B com o gás A, onde a 
reação de adsorção de A está em equilíbrio e os produtos 
finais (da reação global) são formados a partir da espécie 
adsorvida. Qual é a equação cinética deste modelo, uma 
vez que a última etapa é lenta? (Curiosidade: a lixiviação 
da galena - PbS - em autoclave com oxigênio em meio 
básico obedece este modelo.) 
)c.K1(
c.K
.
N
L
.kr
Aads
Aads
o
prod


:Resposta
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2. Certos produtos são formados a partir da reação entre 
espécies adsorvidas distintas (Adsorção Competitiva). 
Qual é a equação cinética deste modelo? 
Resolva o problema considerando a reação entre duas 
espécies adsorvidas: A1 e A2, e que as reações de 
adsorção estão em equilíbrio. 
2
2A21A1
2A1A21
2
o
prod
)c.Kc.K1(
c.c.K.K
.
N
L
.kr








:Resposta
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3. Por vezes, tem-se a adsorção de mais de uma espécie, 
mas apenas uma contribui para a formação de produtos. 
Qual é a equação cinética para o caso onde se tem duas 
espéciesadsorvidas, A1 e A2, mas apenas A2 gera 
produtos? Considere que as reações de adsorção estão em 
equilíbrio e utilize informações do exercício anterior. 
)c.Kc.K1(
c.K
N
L
.kr
2A21A1
2A2
o
prod


:Resposta