RELATÓRIO DE FISQUIM 4

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Universidade Federal do Espírito Santo – UFES 
Centro de Ciências Exatas 
Centro de Educação 
Licenciatura em Química 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO 4 – FENÔMENOS DE SUPERFÍCIE: ISOTERMAS DE ADSORÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cintia Souza Schettino 
Hyago Assef de Almeida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VITÓRIA 
2021 
Universidade Federal do Espírito Santo – UFES 
Centro de Ciências Exatas 
Centro de Educação 
Licenciatura em Química 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO 3 – FENÔMENOS DE SUPERFÍCIE: ISOTERMAS DE ADSORÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CINTIA SOUZA SCHETTINO 
HYAGO ASSEF DE ALMEIDA 
 
Relatório do Curso de Licenciatura em Química 
apresentado ao UFES – Universidade Federal 
do Espírito Santo, como parte das atividades 
exigidas para aproveitamento da disciplina de 
Físico-Química Experimental. 
 
 Orientadores: 
 Prof. Marcos B. Jose Geraldo de Freitas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VITÓRIA 
2021 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A relação entre quantidade de substância adsorvida por um adsorvente e 
a pressão do gás ou a concentração da substância em solução no equilíbrio, em 
uma dada temperatura, é conhecida como isoterma de adsorção. Existem 
diferentes modelos de isotermas e os mais conhecidos: isotermas de Langmuir, 
isotermas de Freundlich e isotermas BET. 
 Isoterma de Langmuir (Irving Langmuir - 1916) 
É um dos modelos mais simples de adsorção desenvolvido para descrever o 
fenômeno de adsorção de gás em sólidos e é baseado em três hipóteses: a 
superfície do sólido possui um grande número de sítios de adsorção equivalentes, 
cada um podendo ser ocupados por uma molécula adsorvida; não há interações 
entre as moléculas adsorvidas e a adsorção completa-se quando uma 
monocamada de adsorvato foi formada. 
O equilíbrio dinâmico correspondente pode ser representado por: 
 
Onde a reação direta representa a adsorção e a reação inversa representa a 
dessorção. 
A velocidade da adsorção do gás é proporcional à pressão do gás, p, e ao 
número de sítios livres, N(1-), com N o número total de sítios inicialmente livres: 
 
 
 
A velocidade da dessorção, é proporcional ao número de sítios ocupados, N: 
 
 
 
A isoterma de Langmuir, deduzida a partir do equilíbrio (va+ vb = 0) 
corresponde à equação: 
 
Que se expressa: 
 
 
onde K = ka/kb e corresponde à constante de equilíbrio da adsorção. 
 Isoterma de Freundlich (Herbert Max Finlay Freundlich – 1980-1941) 
É uma das primeiras equações propostas para relacionar quantidade de material 
adsorvido e concentração do material em solução num sistema constituído por 
uma fase líquida em contato com uma fase sólida. É descrita: 
 
onde x é a massa da substância adsorvida, m a massa do adsorvente, C a 
concentração do soluto e k e n constantes características do sistema (adsorvente e 
soluto em solução), em uma dada temperatura. 
 Isoterma de Brunauer, Emmet e Teller (BET) 
Baseia-se num modelo de adsorção em camadas múltiplas no qual o processo de 
adsorção de um gás A numa superfície S acontece em uma sequência de etapas, 
sua equação se resume: 
 
onde Ki representa a constante do equilíbrio da etapa i, i as frações das posições 
na superfície do adsorvente cobertas pela camada i e v a fração das posições 
inicialmente vagas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. OBJETIVO 
Estudar o equilíbrio de adsorção através da construção da isoterma de adsorção, 
bem como ajustar modelos matemáticos de isotermas existentes à mesma. 
 
 
 
3.1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Parte 1: 
I. Preparou-se 250 mL de solução de NaOH 1,0 mol/L e padronizou com 
hidrogênio ftalato de potássio. Repetiu-se 3 vezes e calculou a média. 
Utilizou-se fenolftaleína como indicador. A massa utilizada de NaOH 
9,965g. 
II. Preparou-se 250 mL de uma solução 1,0 mol/L de ácido acético. Foi 
retirado uma alíquota de 10 mL dessa solução e padronizou empregando 
a solução de NaOH. Repetiu-se 3 vezes e calculou a média. Utilizou-se 
fenolftaleína como indicador. 
III. Com restante da solução padronizada de ácido acético, preparou-se seis 
soluções de 100 mL Para isto foi pego 6 balões volumétricos e adicionou 
os volumes necessários de ácido e água) para obtenção das 
concentrações de ácido acético diluídas. 
IV. Pesou-se a massa de seis amostras de 1,0 g de carvão ativo e foi 
transferido para os frascos com rolha (meça as massas rapidamente, para 
evitar adsorção de impurezas da atmosfera). 
V. Transferiu-se as soluções de ácido acético preparadas para cada um dos 
frascos que contém carvão ativo. 
VI. Foi deixado que a adsorção ocorrer por 60 minutos, agitando-se 
esporadicamente. Deixou o carvão decantar e filtrou-se as soluções 
separando-as do carvão. 
 
 
VII. Em sequência, as soluções foram filtradas e tituladas com a solução 
padronizada de NaOH alcançando assim a concentração do ácido acético 
no equilíbrio. De acordo com o mesmo raciocínio utilizado para o cálculo 
da concentração de ácido acético na padronização. Os dados foram 
obtidos para as seis amostras estão organizados na tabela final. 
 
 
 
3.2. MATERIAIS E REAGENTES
 
- Ácido Acético 
- Agitador Magnético 
- Água Destilada 
- Amostra de Carvão Ativo 
- Balança Analítica Eletrônica 
- Balão Volumétrico 
- Béquer 
- Fenolftaleína 
- Frascos com rolha 
- Funil 
- Garra Universal 
- Hidrogeno Ftalado de Potássio 
- Papel Filtro 
- Pipeta Volumétrica 
- Proveta 
- Solução de NaOH 1,0 mol/L 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
A reação que ocorre entre o bftalato de potássio e o hidróxido de sódio está 
descrita na Figura 1. A estequiometria da reação é 1:1, sendo assim, 
calculou-se a concentração da solução de hidróxido de sódio pelas 
seguintes relações: 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Reação do biftalato de potássio com hidróxido de sódio 
 
Para calcular a concentração do NaOH foi realizada a padronização da 
solução utilizando hidrogênio ftalato de potássio e como indicador a 
fenolftaleína, os volumes utilizados e as concentrações calculadas estão 
apresentados na Tabela 1. 
Tabela 1 – Dados referentes a padronização de NaOH. 
Massa de 
ftalato (g) 
Volume de 
NaOH (mL) 
Concentração 
(mol/L) 
1,999 10,50 9,280 x 10-4 
2,005 10,40 9,4394 x 10-4 
2,002 10,50 9,3362 x 10-4 
 
A média da concentração de NaOH é igual a 9,3518 x 10-4 mol/L, valor que 
será utilizado para os cálculos posteriores. 
A padronização do ácido acético com hidróxido de sódio ocorre de acordo 
com a reação abaixo: 
CH3COOH + NaOH → NaC2H3O2 + H2O 
Sendo a relação estequiométrica 1:1, podemos calcular a concentração do 
ácido acético a partir da concentração de NaOH. As concentrações 
calculadas estão presentes na Tabela 2. 
 
 
 
 
Tabela 2 – Dados referentes a padronização de CH3COOH. 
Volume de 
NaOH (mL) 
Concentração 
CH3COOH 
(mol/L) 
10,10 9,445 x 10-4 
9,90 9,255 x 10-4 
10,90 10,212 x 10-3 
 
A média das concentrações de ácido acético é 9,637 x 10-4 mol/L. 
 
Partindo da solução de ácido acético padronizada, foram preparadas 6 
soluções diluídas no volume de 100 mL, e então as novas concentrações foram 
calculadas e está presente na Tabela 3. 
 
Essas soluções ficaram em contato com carvão ativado por 60 minutos e 
depois tituladas com a solução padronizada de NaOH para determinação da 
concentração de ácido acético no equilíbrio. Essas quantidades estão 
presentes na Tabela 4. 
 
A partir dos dados obtidos, é possível calcular a concentração de ácido acético 
antes e depois da adsorção através da equação de estequiometria da reação 
1:1. 
 
 
 
 
Antes da adsorção:As concentrações em mol/L e g/L calculadas de ácido acético diluído estão 
presentes na Tabela 4. 
 
Tabela 4 - Concentração das soluções. 
Amostra 1 2 3 4 5 6 
Vácido(mL) 50 25 10 5 2 1 
Vágua(mL) 50 75 90 95 98 99 
Concentração 
(mol/L) 
0,482 0,241 0,0964 0,0482 0,01929 0,00964 
Concentração 
(g/mol) 
28,96 14,48 5,79 2,89 1,15 0,57 
 
No equilíbrio: 
A Tabela 5 apresenta as concentrações da solução de ácido acético pós o 
tempo de 60 minutos em contato com carvão ativado. 
 
 
Tabela 4 - Concentração das soluções. 
Amostra 1 2 3 4 5 6 
Concentação 
(mol/L) 
0,4739 0,2301 0,0923 0,0472 0,0181 0,072 
Concentação 
(g/L) 
28,458 13,817 5,542 
2,834 
 
1,0869 0,4323 
 
Com os dados das Tabelas 4 e 5, foi possível calcular e preencher a Tabela 6 
abaixo. 
 
 
 
Tabela 6 – Dados antes e após adsorção. 
Amostra mác
i 
mác
f
 m x x/m log x/m C log C 
log 
[HAc] 
1 2,896 2,845 1,003 0,051 0,050 -1,29 28,45 1,45 1,46 
2 1,448 1,381 1,096 0,066 0,060 -1,21 13,81 1,14 1,16 
3 0,579 1,065 1,065 0,025 0,023 -1,62 5,54 0,743 0,7629 
4 0,289 0,283 1,062 0,0062 0,0058 -2,23 2,83 0,452 0,4619 
5 0,115 0,108 1,001 0,0071 0,0071 -2,14 1,08 0,0362 0,0639 
6 0,057 0,043 1,028 0,014 0,014 -1,84 0,43 -0,364 0,237 
 
Sendo x a massa adsorvida pelo carvão ativado portando a diferença das 
massas iniciais e finais, e m correspondente a massa de carvão ativado 
utilizado. 
Utilizando os dados da Tabela 6 foi possível construir o gráfico de log (x/m) 
versus log C, chamado de gráfico de Freudlinch que esta apresentada na 
Figura1. 
 
Figura 1 – Gráfico de Freudlinch. 
 
 
 
 
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
1 2 3 4 5 6
lo
g 
x/
m
 
log C 
Quando fazemos a linearização no gráfico, a equação da reta obtida é: 
 
 
A equação de Freudlinch é dada pela equação abaixo, onde k é a constante 
que representa a capacidade de adsorção do material utilizado e n é a 
intensidade de adsorção. 
 (
 
 
) 
 
 
 
Substituindo os coeficientes da equação da reta na equação de Freudlinch, 
temos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para a adsorção ocorrer favoravelmente a constante de Freudlinch tem que 
estar entre 1 a 10, o que não é o caso do experimento sendo um valor muito 
abaixo do esperando. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. CONCLUSÃO 
A partir dos dados obtidos da adsorção de ácido acético no carvão ativado 
podemos afirmar que o experimento não foi como o esperado, devido a 
constante muito pequena. Também pode-se levar em consideração alguns 
fatores que não foram estudados mas interfere diretamente no fenômeno de 
adsorção como pH e temperatura. A concentração da solução a ser adsorvida 
também tem que ser levado em conta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
[1] ATKINS, P. W.; PAULA, J., Físico- Química, 8a ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2008. BALL, David W. Físico-Química. Thomson, 2005, 877p. 
 
[2] ATKINS,P. W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a 
vida moderna e o meio ambiente. 3 ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 965p. 
(SOUZA, 2005) 
 
[3] CONSTANTINO, M. G; da Silva G. V. J; DONATE, P. M. Fundamentos 
de Química Experimental 2. ed. São Paulo: Editora da Universidade de São 
Paulo, 2014.