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5ª Aula Prática de Físico Química Experimental Título da Prática: Adsorção Curso de Licenciatura em Química Discentes: @bolzan.studies Data de realização da prática: 20/09/2018. Duque de Caxias – RJ Outubro de 2018 1. RESUMO O carvão ativado vem sendo utilizado amplamente em diferentes funções, porém a sua principal função é no tratamento de água e efluentes devido ao seu alto poder de absorção. Nesta aula experimental buscou-se observar a adsorção de ácido acético sobre o carvão ativado. 2. INTRODUÇÃO O carvão ativado pode ser definido como uma forma de carbono puro com alta porosidade e que apresenta propriedades significativas em relação a sua área superficial. A produção de carvão ativado é proveniente da desidratação de matérias-primas e carbonização, seguido pela ativação deste material. É amplamente utilizado para adsorção de contaminantes orgânicos hidrofóbicos e também para o tratamento de água e efluentes (WERLANG, 2013). Atualmente, o carvão vem sendo utilizado também como uma alternativa contra a inalação de substâncias tóxicas. Devido às suas propriedades de adsorção ele consegue adsorver o material tóxico até que ele possa ser retirado do organismo. O processo de adsorção é uma propriedade físico-química que está relacionada com a adesão de um composto líquido na superfície de uma substância sólida. Com esta proximidade aumenta a probabilidade que ambos os compostos possam interagir entre si. Nesse sentido há dois tipos de adsorção: física e química. Neste relatório o enfoque será para adsorção química ou quimissorção que acontece quando há uma interação química entre moléculas, e tais tipos de ligação podem sem covalentes ou iônicas (GUELFI,2007). Estuda-se a adsorção levando em conta a quantidade de adsorvato (concentração ou pressão) e a quantidade de sítios ativos a uma temperatura fixa (isoterma). Existem várias isotermas, porém serão abordadas neste experimento as de Langmuir e Freundlich. Langmuir leva em consideração a formação de monocamadas enquanto Freundlich leva em conta as interações substrato-substrato da superfície. Figura 1: Representação esquemática da adsorção por monocamada e multicamada. Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/5603468/ 3. OBJETIVO Estudar a adsorção do ácido acético sobre o carvão vegetal, traçar as isotermas de Freundlich e Langmuir e determinar o valor das constantes de adsorção. 4. MATERIAIS E REAGENTES · Balão volumétrico; · Bureta; · Suporte Universal; · Erlenmeyer; · Funil; · Papel filtro; · Pipeta; · Solução de ácido acético 0,1M; · Solução de hidróxido de sódio 0,1M; · Carvão ativo. 5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Inicialmente, foram preparadas soluções de ácido acético 1M e hidróxido de sódio 1M. A partir da solução de ácido acético 1M foram diluídas para balões volumétricos de 100 mL, originando as concentrações de 0,2M; 0,16M; 0,12M; 0,08M; 0,06M; 0,04M. Em seguida cerca de 1g de carvão ativado foi pesado em cada um dos 6 erlenmeyers, e logo após, transferiu-se as soluções de ácido acético nas respectivas concentrações citadas acima. Agitou-se o erlenmeyer por aproximadamente 5 minutos, em seguida retirou-se uma amostra de 10 mL de cada um dos 6 tubos de ensaio e estas amostras foram levados para a centrifugação. Após centrifugar retirou-se 5mL do sobrenadante que foi transferido para um béquer e acrescentou-se 45mL de água destilada. Esta solução foi titulada com hidróxido de sódio 0,1M, utilizando 2 gotas de fenolftaleína como indicador. O procedimento foi repetido para as demais soluções obtidas. 6. RESULTADOS E DISCUSSÕES A isoterma de Langmuir é um modelo comum para moléculas da fase gasosa ou líquida adsorvendo-se em superfícies. O grau de recobrimento, θ, pode ser medido utilizando a massa adsorvida o u por titulação, técnica utilizada neste experimento. Pode se fazer um grafico de θ versus (gás), onde a constante de equilíbrio K pode ser calculada a partir do gráfico. Nesse caso, utilizaremos a concentração no equilíbrio Ceq versus Ceq/(X/m). Tabela 1: valores obtidos das observações experimentais e dos cálculos (HAc e NaOH). Amostra [HAc]0 (mol/L) m0, HAc (g) VNaOH 0,1 M (mL) [HAc]f (mol/L) mf,HAc (g) [HAc]eq (mol/L) X=mi-mf (g) 1 0,2M 20g 4,4 mL 0,02M 1,088x10-3 0,026M 19.99 2 0,16M 16g 3,95 mL 0,016M 8,632x10-4 0,022M 15,99 3 0,12M 12g 3 mL 0,012M 6,36x10-4 0,017M 11,99 4 0,08M 8g 2,1 mL 0,008M 4,168x10-4 0,012M 7.99 5 0,06M 6g 1,5 mL 0,006M 3,091x10-4 0,0087M 5,99 6 0,04M 4g 1,1 mL 0,004M 2,044x10-4 0,0041M 3.99 HAc + NaOH NaAc + H2O V=50 mL=0,05 L C1.V1 = C2.V2 0,2 M x 5 mL = C2 x 50 mL C2 = 0,02 M 0,16 M x 5 mL = C2 x 50 mL C2 = 0,016 M C1.V1+C2.V2=C3.V3 0,02 mol/L x 0,05L + 0,1 mol/L x 4,4 mL (0,0044 L) = C3 x 0.0544 L C3 = 0,026 M 0,016 mol/L x 0,05L + 0,1 mol/L x 3,95 mL (0,00395 L) = C3 x 0.05395 L C3 = 0,022 M Tabela 2: Cálculos realizados para o HAc Amostra X(g) mc(g) X/mc 1 19.99 1,0195 19,061 2 15,99 1,0022 15,955 3 11,99 1,0061 11,917 4 7,99 1,0430 7,661 5 5,99 1,0188 5,880 6 3,99 1,0112 3,946 Tabela 3: Constante de adsorção de Langmuir para o ácido acético em carvão Amostra Concentração no equilíbrio CHAc, eq (mg/L) CHac,eq / (X/mc) 1 1561,3 81,91 2 1321,1 82,80 3 1020,9 85,66 4 720,6 94,06 5 522,4 88,84 6 246,2 62,39 7. CONCLUSÃO O carvão ativado é um adsorvente não polar, cujo qual irá interagir com a parte polar do ácido acético, retendo-o em sua superfície. Pode ser observado que a adsorção é proporcional à concentração do substrato no meio. Logo se aumentarmos a concentração inicial do substrato (adsorvato) aumenta assim adsorção, pois há uma diferença de concentração entre os meios, além de existir mais moléculas a serem adsorvidas. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS · Disponível em: < https://slideplayer.com.br/slide/5603468/>. Acesso dia: 30 de setembro de 2018. · GUELFI. L.R; SCHEER.A.P; ESTUDO DE ADSORÇÃO PARA PURIFICAÇÃO E SEPARAÇÃO DE MISTURAS NA INDUSTRIA PETROLIFERA. UFPR: CURITIBA/PR.2007; · WERLANG. E.B; SCHNEIDER.R.C.S; RODRIGUES.A.L; NIEDESBERG.C. PRODUÇÃO DE CARVÃO ATIVADO A PARTIR DE RESÍDUOS VEGETAIS. Revista Jovens Pesquisadores. Santa Cruz do Sul, V.3,n1; p. 156-167; 2013.
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