Apresentação Adsorção

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Adsorção 
Introdução 
 
 Existem vários fenômenos que ocorrem não em toda a porção da 
matéria, mas somente em sua superfície. São os chamados fenômenos de 
superfície ou fenômenos de interface. Entre estes fenômenos, estão a 
capilaridade, a molhabilidade, a tensão superficial e a adsorção. 
 
 O que é adsorção? 
A adsorção pode ser enunciada, de maneira bastante simplificada, como um 
processo no qual uma substância gasosa, líquida ou sólida fica presa à 
superfície de um sólido. 
 
Considerações 
 De uma forma mais específica, pode caracterizar a adsorção como a 
variação da concentração de uma substância em uma interface. 
 
Sendo que o espaço de interface é uma medida arbitrária da região limite entre 
duas substâncias não-miscíveis. 
 
 Quando a concentração de uma substância aumenta em uma interface, 
ocorre o que chama-se de adsorção positiva; 
 
 quando a concentração desta substância diminui na região de interface, 
tem-se uma adsorção negativa. 
 
 
 Porém, costuma-se tratar o fenômeno de adsorção apenas nos casos de 
adsorção positiva, na qual a concentração de uma substância aumenta na 
região de interface. 
 
Diferença entre Adsorção e Absorção 
Adsorver: adesão (fixação) de moléculas de um fluido (o adsorvido) 
a uma superfície sólida (o adsorvente). 
 
Absorver: recolher em si, aspirar, sorver, sugar. 
 
 
O ato de absorver refere-se à ação de recolher, por exemplo, uma 
esponja absorve água, mas o líquido sai facilmente quando ela é 
espremida, o que não ocorre com a adsorção. 
Adsorção 
É a adesão de moléculas fluidas (o adsorbato) a uma superfície sólida (o adsorvente); o 
grau de adsorção depende da temperatura, da pressão e da área da superfície dos 
sólidos porosos . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Definição 
Adsorbato 
Adsorvente 
A adsorção química, também chamada quimissorção, é específica e é 
empregada na separação de misturas. 
 
 
 
 
 
A adsorção física, também chamada fisissorção, é empregada em na 
purificação e descoloração de líquidos. Nela as moléculas do adsorvente e 
do adsorvato interagem por interações de van der Waals, que apesar de 
serem interações de longo alcance, são fracas e não formam ligações 
químicas. 
As forças que atraem o adsorvato podem ser químicas ou físicas. 
 
 
 Tanto a adsorção química quanto a adsorção física são processos 
exotérmicos. Isto porque há uma diminuição da energia livre da superfície no processo 
de adsorção. Porém, a entropia diminui, já que as partículas que são adsorvidas têm 
menor liberdade quando se acomodam nos sítios de adsorção. Como ΔG = ΔH - TΔS, 
então ΔH deve ser, necessariamente, negativo. 
 
 
 A adsorção física, chamada também de fisiossorção ou adsorção de Van der Waals, 
como o próprio nome já diz, ocorre por forças de repulsão e dispersão, e forças 
eletrostáticas do tipo dipolo induzido. 
 
 Este tipo é facilmente reversível, ou seja, não altera as propriedades dos materiais, 
nem do adsorvido ou (adsorbato) e nem do adsorvente. A energia de adsorção no 
caso da fisiossorção é da ordem de ΔHad ≈ 5 a 10 kcal/mol.
2 
 
 Fenômenos de fisiossorção geralmente formam sistemas de multicamadas. 
 
 
Cont.Adsorção química e física... 
Presença dos poros 
Zeólitas e peneira molecular a base de carvão podem ser concebidas especificamente 
com um tamanho de poros e uma distribuição de tamanho de poros de maneira a atuar 
para uma separação específica 
O tamanho dos microporos determina a acessibilidade das 
moléculas de adsorbato para a superfície interna de adsorção 
Assim o tamanho dos poros e sua distribuição é uma propriedade 
importante para caracterizar o poder de adsorção do adsorvente 
Mecanismo 
Classificação dos Poros pelo 
tamanho do poro (IUPAC): 
 Microporos 0 ~ 2 nm (0 ~ 20 Å) 
Mesoporos 2 ~ 50 nm (20 ~ 500 Å) 
Macroporos 50 ~ 7500 nm (0,05 µm ~ 7,5 µm ) 
Megaporos > 7500 nm ( > 7,5 µm ) 
Polaridade 
Adsorventes não-polares : chamados de “hidrofóbicos” 
Mais afinidade com óleos e hidrocarbonetos do que com água 
Exemplos : adsorventes carbonados, adsorventes poliméricos, silicalitas 
Adsorventes polares : chamados de “hidrofílicos” 
afinidade com uma substância polar: água e os álcoois 
Exemplos : Aluminosilicatos (zeólitas), Alumina porosa, Silica gel ou sílic-
Alumina 
Modelos Matemáticos 
 Existem vários modelos que resultam em equações que servem para 
quantificar o adsorbato presente no processo a uma data temperatura. Estas 
equações são chamadas isotermas de adsorção. 
 
 As isotermas de adsorção são curvas obtidas a partir da quantidade 
de soluto adsorvido em função da concentração deste soluto. 
 
 
 Existem vários tipos de isotermas, sendo que cada uma delas se 
aplica a um determinado tipo de adsorção. Algumas das isotermas mais 
comuns são a isoterma de Freundlich, a isoterma de Langmuir 
Isoterma de Freundlich 
 
 Este modelo relaciona a massa do material adsorvido pela massa 
do adsorvente com a concentração do material em solução. 
 
 Também pode ser descrita pela razão entre o volume de gás 
adsorvido e a massa do adsorvente em função da pressão. A isoterma de 
Freundlich é descrita pelas seguintes equações: 
 
𝑤
𝑧
= 𝐾. 𝐶𝑖
1
𝑚 
 
𝑉
𝑧
= 𝐾. 𝑃
1
𝑚 (1) (2) 
w é a massa do adsorbato (líquido ou em solução) que foi adsorvida; 
z é a massa do adsorvente; 
K é a constante de proporcionalidade; 
Ci é a concentração inicial do adsorbato; 
m é uma constante 
V é o volume de gás adsorvido; 
P é a pressão inicial do gás. 
 
Aplicando logaritmos, é possível obter a equação de uma reta a partir das equações 
da isoterma de Freundlich: 
 
 
 
 
 
Desta forma, é possível traçar um gráfico de log
𝑤
𝑧
 em função de log Ci, para o 
primeiro caso, e de log
𝑉
𝑧
 em função de log P, para o segundo caso, obtendo-se uma 
reta de coeficiente angular igual a 
1
𝑚
 e coeficiente linear igual a log K. 
 
log
𝑤
𝑧
= log 𝐾 + 
1
𝑚
log 𝐶𝑖 
 
 
log
𝑉
𝑧
= log 𝐾 + 
1
𝑚
log 𝑃 (3) (4) 
Gráfico 1 - Representação da isoterma de 
Freundlich de modo a descrever uma reta 
que permita calcular os parâmetros K e m. 
 
 
Isoterma de Langmuir 
 
Esta isoterma fornece uma descrição mais adequada do processo de adsorção em 
monocamadas, e é aplicada em alguns casos de adsorção física e de adsorção 
química em baixas pressões e/ou concentrações, mais precisamente para sistemas 
onde ocorre adsorção de gases em superfícies sólidas. 
 
 A isoterma de Langmuir é representada pela seguinte equação: 
 
 
 
 
 
 
qe é a massa de soluto adsorvido/massa de adsorvente (mg g
-1); b um parâmetro 
(conhecido como “constante de adsorção de Langmuir”; Ceq a concentração de 
equilíbrio do soluto na fase fluida (mg L-1) e qmax a constante que representa a 
monocamada depositada por g de adsorvente (mg de adsorvato g-1 de adsorvente), 
ou seja, a máxima adsorção possível. 
 
 
 
 
 
 
 
e
emáx
e
Cb
Cqb
q



1 ads
f
e
m
CCV
q
)( 0 

máxemáxe qCqbq
111



Isoterma de Langmuir Linearizada 
Representação da isoterma 
de Langmuir, de forma a 
descrever uma reta que 
permita o cálculo dos 
valores dos parâmetros 
qmáx e b. 
Sem Linearização