Relatório - ISOTERMA DE ADSORÇÃO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 
CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL II 
 
 
 
 
 
Prática nº 5: 
 
ISOTERMA DE ADSORÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Alunas: Alice Visentini e Tâmie Duarte 
 
 
25 de setembro de 2019 
Santa Maria/RS 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO.......................................................................... ................................. 
1.1 Tipos de adsorção.................................................................................................... 
1.2 Isotermas de adsorção............................................................................................. 
1.3 Modelo da Isoterma de Freundich........................................................ ................. 
2. OBJETIVO................................................................................. ................................. 
3. MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................................ 
3.1 Equipamentos............................................................................................................... 
3.2 Reagentes...................................................................................................................... 
3.3 Procedimento experimental........................................................................................ 
4. RESULTADOS............................................................................................................... 
4.1 Titulação do ácido acético com o hidróxido de sódio............................................... 
4.2 Titulação do ácido acético após uma semana com CA............................................. 
5. CONCLUSÃO................................................................................................................. 
Referências.......................................................................................................................... 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ac%C3%A9tico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_s%C3%B3dio
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ac%C3%A9tico
1. INTRODUÇÃO 
Isoterma de adsorção é a relação de equilíbrio entre a concentração na fase 
fluida e a concentração nas partículas adsorventes a uma dada temperatura [1]. A 
adsorção por si só é um fenômeno físico-químico onde o componente em uma fase 
gasosa ou líquida é transferido para a superfície de uma fase sólida (fig 1). O material 
sobre o qual ocorre a adsorção chama-se adsorvente [1]. O carbono ativado (CA) é um 
exemplo de substância adsorvente mais conhecido que pode ser obtido de uma 
variedade de materiais carbonáceos. Em sua estrutura existem numerosos poros e uma 
variedade de grupos funcionais em sua superfície que promovem a retenção de 
substâncias que intensificam sua capacidade de adsorção [2]. 
Figura 1. Processo de adsorção: uma substância fica retida na superfície de outra 
 
Fonte: MAGALHÃES, 2019 
1.1 Tipos de adsorção 
Existem basicamente dois tipos de adsorção: a adsorção física (fisiosorção) ou 
química (quimiosorção). No entanto, em certas ocasiões os dois tipos podem ocorrer 
simultaneamente. A adsorção física ocorre por uma diferença de energia e/ou forças 
de atração, chamadas forças de Van der Waals, que tornam as moléculas fisicamente 
presas ao adsorvente. Estas interações tem um longo alcance, porém são fracas. Este 
tipo de adsorção é sempre exotérmico e reversível. O equilíbrio é estabelecido 
rapidamente, a menos que ocorra uma difusão através da estrutura porosa. A 
quimiosorção corresponte a uma interação no qual os elétrons de enlace entre as 
moléculas e o sólido experimentam rearranjamento e os orbitais respectivos mudam de 
forma - similar a uma reação química – sendo na sua maioria das vezes também 
exotérmica e reversível [1,3]. 
1.2 Isotermas de adsorção 
Para líquidos, a concentração geralmente é expressa em unidades de massa. A 
concentração do adsorvido no sólido é dada como massa adsorvida por unidade de 
massa do adsorvente [3]. A figura 2 apresenta um sistema para classificação de 
isotermas. Algumas isotermas com curvatura descendente são referidas como 
favoráveis, e algumas com curvatura ascendente como desfavoráveis. Estes termos 
implicam sobre a captura de pequenas quantidades de soluto em soluções diluídas. 
Sendo assim, uma isoterma favorável será efetiva em soluções diluídas, enquanto uma 
desfavorável será ineficiente sob estas condições. 
Figura 2. Representação de algumas isotermas de adsorção 
 
Fonte: OSCIK, 1982 
 
As isotermas do tipo S aparecem quando três condições são satisfeitas, sendo elas: 
 A molécula do soluto é monofuncional; 
 Existe uma moderada interação causando um empacotamento vertical das 
moléculas na superfície do sólido; 
 Há uma competição das moléculas do solvente ou de outras moléculas 
adsorvidas pelos sítios do adsorvente. 
As isotermas do tipo L mostram que quanto mais sítios de sólido são preenchidos, 
maior é a dificuldade de se preencher sítios vagos por outras moléculas de soluto. Isto 
quer dizer que as moléculas do soluto não são orientadas verticalmente ou que não 
exista forte interação com o solvente. Em suma, esse tipo de isoterma aparece quando: 
 As moléculas são adsorvidas em camadas; 
 Há uma pequena competição da superfície pelo solvente. 
As isotermas do tipo H representam um caso especial de L. neste caso, o soluto 
apresenta alta afinidade e é completamente adsorvido pelo sólido. 
Isotermas representadas por curvas do tipo C caracterizam uma partição entre o 
soluto e o adsorvente, em dois solventes imiscíveis. As condições que favorecem o 
aparecimento deste tipo de curva são: 
 Os poros do suporte apresentam moléculas “flexíveis” tendo regiões com 
diferentes graus de cristalinidade; 
 O soluto apresenta maior afinidade pelo adsorvente que o solvente. 
1.3 Modelo da Isoterma de Freundich 
A isoterma de Freundlich é expressa como: 
 
Onde: 
q: quantidade de soluto adsorvido por unidade de massa do adsorvente (mg.g-1) 
Ce: Concentração de soluto de equilíbrio (mg.L-1) 
Kad e n: constantes experimentais (Kad indica a capacidade da adsorção do adsorvente; 
n indica o efeito da concentração na capacidade da adsorção e representa a intensidade 
da adsorção). 
Para facilitar o ajuste do modelo aos dados experimentais, a equação da 
isoterma de Freundlich pode ser transformada em uma expressão de forma linear [1]: 
 
 
2. OBJETIVO 
Estudar a adsorção do ácido acético sobre carvão vegetal em função da 
concentração do ácido acético. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 Equipamentos 
 2 Buretas de 50 mL 
 3 Pipetas (10 mL, 25 mL, 50 mL) 
 6 Erlenmeyers de 250 mL 
 6 Balões volumétricos de 100 mL 
 1 Bécker de 250 mL 
 1 Funil 
 Papel de filtro 
 6 Frascos com rolhas 
 
3.2 Reagentes 
 Hidróxido de sódio 1,1; 0,54; 0,30; 0,114 M 
 Ácido acético 1,1 M 
 Carvão ativo 
 Fenoftaleína 
 
 
3.3 Procedimento experimental 
Padronizou-se a solução de ácido acético 1 M (previamente preparada) com 
NaOH 1 M, utilizando 20 mL da solução a ser titulada e fenoftaleína como indicador. 
 
Com a solução padronizada, preparou-se seis soluções de ácido acético em 
diferentes concentrações: 0,5; 0,25; 0,10; 0,05; 0,02 e 0,01 M. Em seguida, pesou-se 
seis amostras de 2 g de carvão ativo que foram transferidas para cada um dos frascos 
com rolhas e em seguida adicionou-se as soluções de ácido acético. Passado uma 
semana, as soluções foram filtradas e utilizou-se 20 mL de cada frasco para titular com 
NaOH (0,54 M para os frascos 1 e 2; 0,300 M para os frascos 3 e 4; 0,114 M para os 
frascos 5 e 6) e fenoftaleína como indicador. 
 
 
 
4. RESULTADOS 
4.1 Titulação do ácido acético com o hidróxido de sódio 
Na titulação do CH3COOH 1,1M foram gastos 5 mL de NaOH, como a reação é 
1:1 com o ácido acético, tem-se que a molaridade do NaOH também é 1,1 M. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ac%C3%A9tico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_s%C3%B3dio
Reações: 
CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → NaCH3COO(aq) + H20(l) 
NaCH3COO(aq) → Na
+
(aq) + CH3COO
–
(aq) 
CH3COO
-
(aq)+ H2O(l) → CH3COOH(aq) + OH
-
 
 
4.2 Titulação do ácido acético após uma semana com CA 
AMOSTRA [NaOH] Vol gasto na titulação com HAc (mL) 
1 0.54 12,5 
2 0,54 6,5 
3 0,3 5 
4 0,3 1 
5 0,114 1 
6 0,114 0,5 
 
Com a titulação do filtrado, foi possível calcular a quantidade de ácido que não 
foi adsorvida pelo carvão. 
AMOSTRA 1 
0,5 M HAc – 1 L 
 x – 0,1 L 
x = 0,05 mol HAc 
60 g (peso molecular) HAc - 1 mol 
 y – 0,05 mol 
y = 3 g (massa ácido acético inicial) 
 
Após uma semana: 
0,54 M NaOH – 1L 
 x – 12,5x10
-3
 L 
x = 6,75x10
-3 
mol HAc 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Aquoso
https://pt.wikipedia.org/wiki/Aquoso
https://pt.wikipedia.org/wiki/Aquoso
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ac%C3%A9tico
60 g (peso molecular) HAc - 1 mol 
 y – 6,75x10
-3 
mol 
y = 0,405 g (massa ácido acético final) 
 
Os mesmos cálculos ocorrem para os tubos 2, 3, 4, 5 e 6, permitindo a 
construção da tabela que relaciona os valores experimentais. 
AMOSTRA 
m HAc 
(inicial) 
m HAc 
(final) 
x (mi - mf) m carvão x/m log (x/m) [HAc] log [HAc] 
1 3 0,405 2,595 2 1,2975 0,1131 0,5 -0,3 
2 1,5 0,2106 1,2894 2 0,6447 -0,1906 0,25 -0,6 
3 0,6 0,09 0,51 2 0,255 -0,5934 0,1 -1 
4 0,3 0,018 0,282 2 0,141 -0,8507 0,05 -1,3 
5 0,09 0,00684 0,08316 2 0,04158 -1,3811 0,02 -1,69 
6 0,018 0,00342 0,01458 2 0,00729 -2,1372 0,01 -2 
 
Gráfico log (x/m) versus log [HAc] 
 
 
 
y = 0,7725x - 0,4994 
R² = 0,964 
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5
lo
g 
[H
ac
] 
log (x/m) 
 
5. CONCLUSÃO 
Depois de uma semana foi possível perceber uma drástica queda na 
concentração de ácido acético nas soluções contendo o carvão ativado (adsorvente). Em 
apenas 2 g de CA, ele conseguiu adsorver 2,595 g de ácido acético (em reação à amostra 
1), ou seja, mais do que sua própria massa! Mesmo assim, 0,018 g de ácido acético 
(amostra 6) não foi todo adsorvido em uma semana. Pode-se perceber que quanto maior 
a concentração de ácido acético, mais foi adsorvido. A aplicabilidade dos modelos 
cinéticos é feita através da análise gráfica e avaliação dos dados, por análise do 
coeficiente de correlação da reta (R²), que deve ter valor próximo a 1 para que o ajuste 
dos dados seja satisfatório. Neste experimento, o valor encontrado foi 0,964. 
 
 
Referências 
[1] Cap. 4, Adsorção. p. 43-58. PUC-Rio. Disponível em: <www.maxwell.vrac.puc-
rio.br/14605/14605_5.PDF> Acesso: 15 de setembro de 2019. 
 
[2] GUILARDUCI, S. V. V.; MESQUITA, P. J.; MARTELLI, B. P. e GORGULHO, F. 
H. Adsorção de fenol sobre carvão ativado em meio alcalino. Quim. Nova, Vol. 29, No. 
6, p. 1226-1232, 2006. 
 
[3] MAGALHÃES, L. Adsorção: o que é, tipos e absorção. Toda Matéria. Disponível 
em: < https://www.todamateria.com.br/adsorcao/> Acesso: 15 de setembro de 2019. 
[4] OSCIK, J. Adsorption. Ellis Horwood, Chichester. 1982. 
 
 
https://www.todamateria.com.br/adsorcao/