Prática 9 Relatório

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS
CAMPUS SOROCABA
Prática 9 – Adsorção de corantes
Turma: Licenciatura em Física
Disciplina: Introdução as Práticas Laboratoriais
Professora: Dra. Luciana Camargo de Oliveira
Data da Experiência: 29/05/2015. 		Data de Entrega: 12/06/2015.
	Nome dos Integrantes do Grupo
	RA dos Integrantes
	Jean Vitor Leite Cardoso
	633380
	Júlio Cezar Teixeira de Santana
	633526
	Mauricio Lerry dos Santos
	633461
Sorocaba/2015
2. Introdução Teórica
A adsorção é um processo que tem por objetivo reter partículas, moléculas ou íons na superfície de uma substância, geralmente sólido (IQ-USP) [1]. A adsorção pode ser por interações físicas ou químicas. A adsorção física ou fisissorção ocorre quando há ligações de Van der Waals, por forças cujo o nível de energia são próximos ao de condensação, o processo é reversível. A adsorção química ou quimissorção é quando acontece a ligação química entre as substâncias após a retenção, geralmente ligações covalentes, esse processo é irreversível (CARDOSO) [3].
O carvão é um bom material adsorvente, ele é formado por cadeias de carbonos cuja as extremidades podem se ligar a vários elementos. A superfície desse material é irregular, e por isso consegue segurar muitas substâncias. O carvão possui diversas origens e características, e para cada um há uma melhor aplicação, os mais conhecidos são o carvão mineral, o carvão vegetal e o carvão ativado (NOVALIS, LACERDA, SANTOS, ADORNI, JESUS, JÚNIOR, 2013) [7].
	O carvão vegetal é utilizado para reter odores desagradáveis dos refrigeradores, ele é obtido a partir da carbonização da madeira (NOVALIS, LACERDA, SANTOS, ADORNI, JESUS, JÚNIOR, 2013) [7]. É utilizado para fazer carvão de churrasco, além de abastecer as siderúrgicas, é uma fonte que possui diversos benefícios, e polui menos que o carvão mineral, porém causa desmatamentos, quando feito sem reflorestamento. (CARVÃO VEGETAL) [4].
	O carvão ativado é uma espécie de carvão tratado para a obtenção de mais poros, e consequentemente uma melhor adsorção de resíduos. Esse tipo de carvão é obtido a partir da carbonização em atmosfera inerte de materiais lignocelulósicos como madeira, casca de coco, bagaço de cana-de-açúcar, etc. A ativação deve-se a retirada de resíduos orgânicos, e a obtenção de novos poros. A ativação física utiliza-se geralmente de água e gás carbônico, enquanto a ativação química baseia-se em cloreto de zinco, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, hidróxido de sódio e hidróxido de potássio (MIMURA, SALES, PINHEIRO, 2010) [2].
3. Objetivos
	Observar e aprender sobre o fenômeno da adsorção sobre o carvão. Entender as diferenças entre o carvão ativado e o carvão vegetal. Praticar técnicas de filtração a vácuo. 
4. Materiais e métodos
	Materiais e equipamentos utilizados:
- Dois béqueres de 100 ml e um béquer de 250 ml;
- Duas folhas de papel de filtro;
- Duas colheres de chá;
- Dois bastões de vidro;
- Um almofariz com pistilo;
- Carvão de churrasco (vegetal);
- Carvão ativado;
- Frasco contendo suco de morango ou de uva artificial;
- Funil a vácuo.
	Procedimento:
	O béquer de 250 ml foi utilizado para retirar 50 ml do suco de uva e depois passar para o béquer de 100 ml, esse processo foi realizado para os dois béqueres. Em seguida, os béqueres foram numerados como 1 e 2. No béquer de número 1 foi adicionado uma colher de chá de carvão ativado, enquanto no béquer de número 2 foi adicionado uma colher de chá de carvão vegetal. Mexeu-se as duas soluções por 15 minutos. Por fim, as soluções foram colocadas no papel de filtro do funil a vácuo, e filtradas, após o processo foram observadas algumas alterações.
5. Resultados e discussão
	No béquer de número um, estavam o carvão ativado e suco de uva, após misturado e filtrado obteve-se um líquido transparente, toda a coloração do suco foi filtrada. Demonstrando o potencial de adsorção de corantes sobre o carvão ativado.
	O béquer de número dois possuía carvão vegetal e suco de uva, realizou-se o mesmo processo de misturar e filtrar e ao final obteve-se um líquido roxo da mesma cor do suco, porém um pouco mais claro. Supõe-se que o carvão vegetal não consegue adsorver corantes tão bem quanto o carvão ativado.
	Tabela 1.0 – Resultado da adsorção de suco de uva.
	Recipiente
	Substância utilizada
	Coloração inicial
	Coloração final
	Béquer 1
	Carvão Ativado
	Roxo
	Transparente
	Béquer 2
	Carvão Vegetal
	Roxo
	Roxo claro
	Para compreender o que houve microscopicamente nessas soluções é preciso visualizar as estruturas do carvão ativado e do carvão vegetal.
Figura 1.0 – Diferenças entre o Carvão ativado e o Carvão comum. Fonte: SOUZA, Líria Alves de. Filtração por Carvão ativado. Mundo Educação. Disponível em:< http://www.mundoeducacao.com/quimica/filtracao-por-carvao-ativado.htm> Acesso em: 12 jun. 2015.
	Percebe-se que o carvão ativado contém mais poros que o carvão comum, e por isso ele consegue reter mais partículas. Isso deve-se ao tratamento que o carvão ativado recebe. O carvão ativado é obtido da queima controlada à uma temperatura entre 800ºC a 1000ºC, é feito de forma cuidadosa e restrita, pois é necessário manter os poros que o carvão já tem, obter novos poros retirando substâncias orgânicas que estão obstruindo alguns poros, e evitar que o carvão queime completamente (CARVÃO VEGETAL) [5].
	Por todo esse tratamento e com todos esses poros, o carvão ativado possui uma boa superfície de adsorção, explicando o fato de ter adsorvido mais que o carvão vegetal. Porém há mais alguns motivos para o carvão ativado ser um bom adsorvente, e sua utilização ser mais utilizada para remoção de corantes e aromatizantes. O carvão ativado é formado por carbono, que possui alta afinidade por compostos orgânicos, porém a natureza dessa interação ainda não está esclarecida, mas acontece uma interação entre os grupos carbonílicos doando elétrons, enquanto os anéis aromáticos dos corantes recebem os elétrons. (MIMURA, SALES, PINHEIRO, 2010) [2].
	No carvão vegetal, além da quantidade de poros ser menor, há outro fator que influência na baixa adsorção, o tamanho dos poros (MIMURA, SALES, PINHEIRO, 2010) [2]. O tamanho dos poros é importante na caracterização de um material adsorvente. Os poros podem ser classificados como microporos, mesoporos ou macroporos (MUCCIACITO, 2009) [6].
Tabela 2.0 – Classificação de poros segundo a IUPAC. Fonte: MUCCIACITO, João Carlos. Uso eficiente do carvão ativado como meio filtrante em processos industriais. Meio Filtrante. Edição nº 39 Julho/Agosto 2009. Disponível em: <http://www.meiofiltrante.com.br/materias_ver.asp?action=detalhe&id=502&revista=n39> Acesso em: 07 jun. 2015
	A tabela 2.0 indica que mesoporos são mais propícios a adsorverem corantes, portanto pode-se concluir que o carvão ativado possui grande quantidade de mesoporos, e o carvão vegetal quase não possui.
	Após essas análises verifica-se que a adsorção depende de um fator chave que é a área superficial. Para ocorrer a adsorção a área superficial deve ter muitos poros, porém existem diversos tamanhos de poros, e isso define o poder de adsorção do adsorvente. Além disso a adsorção depende da polaridade das moléculas, que no caso dos corantes elas são hidrofóbicas ou apolar (IQ-USP) [1]. Significa que em uma solução com água, que é polar, e o carvão ativado, que possui afinidade com compostos orgânicos, os corantes entrarão nos poros do carvão ativado.
6. Conclusão
 
	Ao comparar o carvão ativado com o carvão vegetal como adsorventes em um suco de uva, conclui-se que o carvão ativado possui um potencial de adsorção de corantes maior que o carvão vegetal, e que o mesmo possui muitos mesoporos, pois os corantes orgânicos possuem dimensões entre 2nm e 50nm. 
	O carvão vegetal possui poros obstruídos por algumas substâncias orgânicas, e por isso adsorve tão pouco corante, mas é um bom adsorvente de substâncias gasosas, pois estasapresentam dimensões menores de 2nm, então o carvão vegetal possui muitos microporos, mas poucos mesoporos e macroporos.
	Por ser um excelente adsorvente, o carvão ativado é bastante aplicado em processos de tratamento de água e de ar, separação de resíduos industriais, purificação de substâncias, remoção de orgânicos, recuperação de solventes, catálise, retirando moléculas que causam odor, cor e sabor desagradável em produtos alimentícios, entre outros (MUCCIACITO, 2009) [6].
7. Referências
1. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO – Instituto de Química. Adsorção de Solução. QFL 0406 IQ-USP. São Paulo. Disponível em: <http://www2.iq.usp.br/docente/hvlinner/adsorcao.pdf> Acesso em: 07 jun. 2015.
2. MIMURA, Aparecida Maria Simões; SALES, Janilson Ribeiro Castro; PINHEIRO, Paulo César. Atividades experimentais simples envolvendo adsorção sobre carvão. Química Nova Na Escola vol. 32, Nº1, fevereiro 2010. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc32_1/10-EEQ-2209.pdf> Acesso em: 07 jun. 2015.
3. CARDOSO, Mayara. Adsorção. Info Escola. Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/adsorcao/> Acesso em: 07 jun. 2015.
4. CARVÃO VEGETAL. Carvão Vegetal. Disponível em: < http://carvao-vegetal.info/ > Acesso em: 07 jun. 2015.
5. CARVÃO VEGETAL. Carvão ativado e Biocarvão. Disponível em: <http://carvao-vegetal.info/carvao-ativado-e-biocarvao.html> Acesso em: 07 jun. 2015.
6. MUCCIACITO, João Carlos. Uso eficiente do carvão ativado como meio filtrante em processos industriais. Meio Filtrante. Edição nº 39 Julho/Agosto 2009. Disponível em: <http://www.meiofiltrante.com.br/materias_ver.asp?action=detalhe&id=502&revista=n39> Acesso em: 07 jun. 2015
7. NOVALIS, Cleiciane Silva; LACERDA, Aracele Lima, SANTOS, Thatiana Cordeiro dos; ADORNI, Dulcinéia da Silva; JESUS, Fábio Weligton Andrade de; JÚNIOR, Ademir de Jesus Silva. Adsorção do carvão: Construindo uma aprendizagem significativa através de um experimento simples. Disponível em: <http://annq.org/eventos/upload/1362789659.pdf> Acesso em: 07 mai. 2015. 
8. FOGAÇA, Jennifer. Adsorção sobre carvão ativado. Canal do Educador. Brasil Escola. Disponível em: <http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/adsorcao-sobre-carvao-ativado.htm> Acesso em: 12 jun. 2015.
9. SOUZA, Líria Alves de. Filtração por Carvão ativado. Mundo Educação. Disponível em:< http://www.mundoeducacao.com/quimica/filtracao-por-carvao-ativado.htm> Acesso em: 12 jun. 2015.