Determinación del nivel de adsorcion de un soluto acuoso mediante carbon activado. Analizar la Ecuación de Freundlich para la adsorcion del acido acetico con carbon activado Se tabulan los datos obtenido paa hacer una correlación y estimar las constantes de la ecuación de Freundlich

1. Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Química y Textil
Departamento Académico de Ingeniería Química
Laboratorio de FísicoQuímica II (QU428-B)
Adsorción de solutos acuosos
Grupo N°06
Integrantes
Giron Sanchez, Joaquin Dario
Morales Fiallo, Esperanza Giselle
Ruiz Meneses, Ada Linda
Profesores Responsables
Cárdenas Mendoza, Teodardo Javier
Rojas Orosco, Janet
Fecha de Realización: 01/07/2021
Fecha de Presentación: 08/07/2021
Lima-Perú

2. ÍNDICE
1.Objetivos.................................................................................................................3
2.Fundamento Teórico ...............................................................................................3
3.Materiales y Reactivos............................................................................................6
3.1.Materiales.........................................................................................................6
3.2.Reactivos..........................................................................................................8
4.Metodología............................................................................................................9
5.Datos .......................................................................................................................9
6.Tratamiento de Datos............................................................................................10
7.Discusión de Resultados .......................................................................................15
8.Conclusiones.........................................................................................................15
Bibliografía ..................................................................................................................16

3. Adsorción de solutos acuosos
1. Objetivos
➢ Comprender acerca del fenómeno de adsorción, que se da entre un adsorbato
disuelto en agua y un adsorbente sólido.
➢ Estudiar la influencia de la concentración del soluto sobre la adsorción,
mediante la experimentación de este soluto acuoso sobre carbón activado.
➢ Analizar la ecuación de Freundlich aplicado a la adsorción del ácido acético
sobre carbón activado a partir de una solución acuosa.
➢ Realizar la gráfica log (x/m vs. log C) y mediante un ajuste de recta obtener las
constantes de la ecuación de Freundlich.
2. Fundamento Teórico
Las fuerzas moleculares en la superficie de un líquido se encuentran en un
estado de insaturación o sin balancear, lo cual es válido también para las situadas en la
superficie de un sólido donde las moléculas o iones no tienen satisfechas todas sus
fuerzas de unión con otras partículas, por lo cual atraen hacia si, reteniéndolas en su
superficie, a las de los gases o a otras sustancias que se ponen en contacto. Este
fenómeno de concentración de una sustancia sobre la superficie de un sólido o líquido
se denomina adsorción. (Maron & Prutton, 2002)
La adsorción es el proceso por el cual un átomo o una molécula de sustancia se
adhiere en la superficie de un sólido o en la interfase entre dos fluidos. La sustancia
atraída hacia la superficie se llama fase adsorbida, mientras que aquélla a que se adhiere
es el adsorbente. (Salager, 1998)
La adsorción es un medio para neutralizar o satisfacer las fuerzas de atracción
que existen en una superficie o una interfase, y que se deben a la discontinuidad en la
naturaleza de la estructura. En consecuencia, la adsorción produce una disminución de

4. la energía libre interfacial (o tensión si se trata de una interfase fluido/fluido). (Salager,
1998)
El proceso de adsorción procede hasta tanto la energía haya alcanzado un
mínimo. Cuando todos los sitios del sustrato están ocupados, o cuando el
empaquetamiento de las moléculas adsorbidas produce fuerzas contrarias, la adsorción
alcanza el equilibrio. En realidad, es un equilibrio dinámico entre el proceso de
adsorción y el proceso opuesto llamado desorción, en el cual una molécula adsorbida
regresa al seno del líquido. Este equilibrio existe cuando las fuerzas involucradas tienen
un carácter físico. (Figueroa et al., 2014)
Tipos de adsorción
Adsorción física o de Van der Waals: Se caracteriza por sus calores bajos, del orden
de 10,000 calorías o menor por mol de adsorbato, y por el hecho de que el equilibrio es
reversible y se establece rápidamente. Las fuerzas que intervienen son de igual
naturaleza, son del tipo de Van der Waals. (Maron & Prutton, 2002)
Adsorción química o activada: Va acompañada de cambios caloríficos más
acentuados y que varían desde 20,000 hasta 100,000 calorías, lo que ocasiona una
ligadura mucho más firme. Como estos calores son de igual magnitud a los que tiene
Ilustración 1. Adsorción de líquidos en sólido.

5. lugar en las reacciones químicas, resulta evidente que la adsorción química es una
combinación de las moléculas. (Maron & Prutton, 2002)
Isoterma de Freundlich
El modelo de Freundlich es una ecuación empírica en la que se asume que la superficie
del adsorbente es energéticamente heterogénea, conformada por grupos de sitios de
adsorción de energías características. También en esta isoterma se considera que no
existen interacciones laterales entre las moléculas adsorbidas y que sólo se adsorbe una
monocapa. (Vargas et al., 2010). Se define por la ecuación:
Donde X se expresa en gramos de soluto absorbido, m en gramos adsorbente, C
en concentración del soluto en el equilibrio, k es la constante de capacidad de adsorción
y 1/b la constante de intensidad de adsorción.
Aplicando logaritmos a cada miembro de la ecuación (1)
Los valores de k y b pueden ser obtenidos del intercepto y la pendiente que resultan
de graficar log
𝑋
𝑚
𝑣𝑠. log 𝐶.
𝑋
𝑚
= 𝑘𝐶𝑏
--- (1)
log
𝑋
𝑚
= log 𝑘 + b × log 𝐶

6. 3. Materiales y Reactivos
3.1. Materiales
4 Erlenmeyer de 400 mL 06 Erlenmeyer de 125 mL
04 tapones de jebe o corcho 01 pipeta volumétrica de 10 mL
Función: Evitar que los gases escapen de
los recipientes.
04 piezas de Parafilm 01 propipeta
Función: Permite que no haya pérdidas
significativas de humedad.
01 probeta de 100 mL 01 bureta de 50 mL

7. 01 Fiola de 250 mL 01 pinza para bureta
04 embudos 01 Piceta de agua destilada
01 papel de filtro
Función: Facilita la operación de filtración de soluciones heterogéneas.

8. 3.2. Reactivos
Carbón activado No controlado
Palabra de advertencia
Peligro
H226: Líquidos y vapores
inflamables.
H314: Provoca quemaduras
graves en la piel y lesiones
oculares graves.
Consejos de prudencia
P210: Mantener alejado de
fuentes de calor.
P280: Llevar guantes, prendas,
gafas, máscara de protección.
P301 + P330 + P331: En caso de
ingestión enjuagar la boca.
P305 + P351 + P338: En caso
de contacto con los ojos
enjuagar con agua
cuidadosamente durante varios
minutos.
Hidroxido de sodio No controlado
Palabra de advertencia
Peligro
H290: Puede ser corrosivo para
los metales.
H314: Provoca quemaduras
graves en la piel y lesiones
oculares graves.
Consejos de prudencia
P280: Llevar guantes, equipo de
protección para los ojos, cara y
oídos.
P305 + P351 + P338: En caso
de contacto con los ojos
enjuagar con agua
cuidadosamente durante varios
minutos.
P308 + P310: En caso de
exposición llamar
inmediatamente a un CENTRO
de toxicología o a un médico.

9. 4. Metodología
Se lavan y secan los matraces Erlenmeyer de 400 mL, y con la ayuda de una probeta
se coloca en cada matraz 150 mL de solución de ácido acético según las siguientes
concentraciones: 0.7, 0.35, 0.175 y 0.0875. Estas concentraciones se obtienen por
dilución sucesiva partiendo de una solución de ácido acético 0.7 M preparado en un
Fiola de 250 mL. Seguidamente ,se extrae con ayuda de una pipeta dos muestras de 10
mL de cada Erlenmeyer, las cuales se titulan con hidróxido de sodio 0.2 M en presencia
de un indicador en este caso la fenolftaleína. A continuación, se agrega a cada uno de
ellos 1.0 g aproximadamente de carbón activado, se tapa con los corchos envueltos en
Parafilm y se agita periódicamente durante 30 minutos. Se procede a dejar las muestras
en reposo por 15 min, que después se realiza la filtración de cada muestra, durante esta
operación de filtración se deshecha los primeros 10 mL, a causa de la adsorción de
ácido acético por el papel de filtro. Finalmente, con la pipeta se extrae muestras de 10
mL de cada solución y se titula con hidróxido de sodio 0.2 M en presencia de indicador.
5. Datos
Datos Teóricos
Tabla 1
Masa molar del ácido acético y del carbón activado.
Masa molar del CH3COOH (g/mol)
Masa molar del ftalato ácido de
potasio(g/mol)
60.05 204,23

10. Datos Experimentales
Tabla 2
Datos experimentales para diferentes soluciones de ácido acético.
Matraz N°
Masa de Carbón
(g)
Volumen de
NaOH (mL)
Inicio
Volumen de
NaOH(mL)
Final
1 1,0378 19,3 18,4
2 1,0339 9,6 9,0
3 1,0150 4,8 4,3
4 1,038 2,3 2,0
Nota : Estos datos fueron proporcionados por la docente encargada de la práctica de
laboratorio.
Tabla 3
Datos de concentración inicial teórica y el volumen empleado del ácido acético.
Matraz N°
Concentración inicial
teórica del CH3COOH
(M)
Volumen de CH3COOH
empleado (mL)
1 0.7 130
2 0.35 130
3 0.175 130
4 0.0875 130
6. Tratamiento de Datos
a. Con los datos de volumen de NaOH final , calcule la concentración de la
solución final después del periodo de adsorción.
Se utilizo 1 gramos de ftalato ácido de potasio disolviéndolo en 20 mL de agua. En
el punto final de la titulación se cumple que :

11. Siendo 𝜃 = 1 para ambos:
𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠(𝐶8𝐻5𝐾𝑂4) = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠(𝑁𝑎𝑂𝐻)
𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 =
𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻
=
𝑚𝑎𝑠𝑎(𝑔)𝐶8𝐻5𝐾𝑂4
𝑀
̅𝐶8𝐻5𝐾𝑂4
× 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻
=
1𝑔
204,23
𝑔
𝑚𝑜𝑙
× 0.025𝐿
= 0,19589
𝑚𝑜𝑙
𝐿
𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 = 0,19589 𝑀
b. Con los datos de concentración inicial y final del ácido acético .
La mayoría de las muestras de 10 mL de solución de acido acético , se emplea en el
cálculo el volumen gastado promedio de hidróxido de sodio.
En el punto final de la titulación :
Siendo 𝜃 = 1 para ambos , reemplazando en la ecuación:
𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑁𝑎𝑂𝐻
𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 × 𝑉𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻
𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 =
𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑉𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻
Para el matraz N°1 :
𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 =
𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑉𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻
𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 =
0,19589𝑀 × 19,3 𝑚𝐿
10𝑚𝐿
𝐶𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 =
0,19589 × 18,4 𝑚𝐿
10 𝑚𝐿
𝑁° 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ( 𝐶8𝐻5𝐾𝑂4) = 𝑁°𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠(𝑁𝑎𝑂𝐻)
𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠(𝐶8𝐻5𝐾𝑂4) × 𝜃 = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝜃
𝑁° 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ( 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻) = 𝑁°𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠(𝑁𝑎𝑂𝐻)
𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 × 𝜃 = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝜃

12. Tabla 4
Concentraciones inicial y final de la solución.
c. Determine la masa de este ácido adsorbido sobre el carbón activado , para cada
Erlenmeyer.
De la primera muestra tenemos
∆𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = (0,3781 − 0,3604) × 130 𝑚𝐿
∆𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = 2,301 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑜 = 2,301 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 ×
60,05 𝑔
𝑚𝑜𝑙
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑜 = 138,1751 𝑔
Tabla 5
Número de moles y masa de ácido acético adsorbido.
Matraz N°
Moles de CH3COOH
(mol)
Masa de CH3COOH
absorbido (g)
1 2,301 138,1751
2 1,534 92,1167
3 1,274 76,504
4 0,767 46,0584
Matraz N°
Concentración inicial
de la solución (M)
Concentración final de
la solución (M)
1 0,3781 0,3604
2 0,1881 0,1763
3 0,094 0,0842
4 0,0451 0,0392
∆𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = (𝐶𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑐 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 − 𝐶𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻) × 𝑉𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑑𝑜
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑜 = ∆𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 × 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻

13. d. Determine la relación x/m para cada Erlenmeyer.
La ecuación general de la isoterma de Freundlich es :
Donde :
x: gramos de soluto adsorbido ( ácido acético)
m: gramos de adsorbente ( carbón activado)
C: concentración de soluto en el equilibrio
K, b: Constantes características del adsorbente y del soluto a una temperatura dada.
Considerando la concentración final de las diferentes soluciones de ácido acético
como la concentración en el equilibrio y aplicando logaritmo a cada miembro de la
ecuación de la isoterma de Freundlich, se tiene:
Tabla 6
Cálculos para la obtención de la isoterma de Freundlich.
Matraz N°
𝒙
𝒎
C(M) 𝐥𝐨𝐠 (
𝒙
𝒎
) log C
1 138,1751 0,3604 2,14043 -0,4432
2 92,1167 0,1763 1,96434 -0,7537
3 76,504 0,0842 1,88368 -1,0747
4 46,0584 0,0392 1,66331 -1,4067
𝑥
𝑚
= 𝐾𝐶𝑏
log (
𝑥
𝑚
) = 𝑙𝑜𝑔𝑘 + 𝑏 𝑙𝑜𝑔𝐶
𝑦 = 𝑏 + 𝑚𝑥

14. e. Con los datos anteriores grafique log( x/m) versus log(C).Aplique el ajuste de
recta para la gráfica obtenida y obtenga las constantes de la ecuación de
Freundlich.Finalmente, determine el valor de R2 y deduzca algunas
conclusiones.
Gráfica 1. Log(x/m) versus Log(C)
La ecuación del ajuste de recta es y = 2,0672(x) - 4,8741 , podemos observar que el
coeficiente de determinación R2
=0,9741.
Por lo tanto, los valores de los coeficiente de la isoterma de Freundlich son:
𝐿𝑜𝑔(𝑘) = −4,8741
𝑘 = 10−4,8741
La ecuación de Frendlich para la adsorción del ácido acético en carbón activado esta
expresado por :
y = 2.0672x - 4.8741
R² = 0.9741
-1.6000
-1.4000
-1.2000
-1.0000
-0.8000
-0.6000
-0.4000
-0.2000
0.0000
0.00000 0.50000 1.00000 1.50000 2.00000 2.50000
Log(x/m)
Log(C)
Log (X/m) Vs Log(C)
𝑏 = 2,0672
𝑘 = 1,3363 × 10−5

15. 7. Discusión de Resultados
La adsorción se evidencio mediante la disminución de las concentraciones al agregar
carbón activado. Por otra parte , las moléculas de ácido acético quedan adheridas sobre
las superficie solida del carbón activado , por las interacciones de tipo Van der Waals
que son el origen de la adsorción física , en la cual las moléculas del ácido acético no
modifican su estructura . Al depender de la adsorción de las interacciones de tipo Van
der Waals , la adsorción será mayor cuanto más intensa sea esta , habrá mayor masa
adsorbida para las moléculas de mayor peso molecular , mayor número de grupos
funcionales tales como los enlaces dobles y de mayor polarizabilidad. Finalmente ,con
respecto a la gráfica podemos observar que los puntos siguen una tendencia decreciente
, es decir que a medida que disminuye la concentración de las soluciones también
disminuyen la cantidad de ácido acético adsorbido por el carbón activado.
8. Conclusiones
Se logró estudiar el fenómeno de adsorción entre un soluto acuoso sobre carbón
activado (interacción liquido/solido). Además, el gráfico de log (x/m) vs. log C resulta
una recta con pendiente positiva y con los datos del gráfico se logró calcular las
constantes características del adsorbente y del soluto a una temperatura dada de la
ecuación de Freundlich, asimismo se logró comprender que la concentración del soluto
influye positivamente en la adsorción. La ecuación de Freundlich permite conocer de
manera aproximada la capacidad de adsorción a temperatura constante.
𝑥
𝑚
= 1,3363 × 10−5
𝐶2,0672

16. Bibliografía
[1] Cárdenas, T., Vivas, M., Paucar, K., Bullón, O., & Hermoza, E. (2020). GUIA DE
PRÁCTICAS DE LABORATORIO FISICOQUIMICA II (Vol. 1). Universidad
Nacional de Ingeniería.
[2] Figueroa, D., Moreno, A., & Hormaza, A. (2014). Equilibrio, termodinámica y
modelos cinéticos en la adsorción de Rojo 40 sobre tuza de maíz. Scielo.
http://www.scielo.org.co/pdf/rium/v14n26/v14n26a08.pdf
[3] Maron, S., & Prutton, C. (2002). Fundamentos de fisicoquímica (121.a
ed.).
Limusa.
[4] Salager, J. (1998). ADSORCION MOJABILIDAD. UNIVERSIDAD DE LOS
ANDES FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA.
https://es.firp-ula.org/wp-content/uploads/2019/06/S160A_AdsorcionMojabilidad.pdf
[5] SUNAT. (2021). Consulta de Productos Controlados y No Controlados. Obtenido
de https://orientacion.sunat.gob.pe/index.php/empresas-menu/insumos-
quimicos/consulta-de-productos-controlados-y-no-controlados
[6] Vargas, D., Girado, L., & Moreno, J. (2010). Vista de DETERMINACIÓN DE
ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y ENTALPÍAS DE INMERSIÓN DE CARBON
ACTIVADO EN SOLUCIONES ACUOSAS DE 3-CLORO FENOL A DIFERENTE
pH. Revista colombiana de química.
https://revistas.unal.edu.co/index.php/rcolquim/article/view/16138/17020