1) Se investigó la adsorción de ácido esteárico en polvos de carbonato de calcio desde soluciones de benceno. 2) Las isotermas de adsorción mostraron un patrón de tipo S similar a la adsorción a baja temperatura. 3) El área de superficie específica y el tamaño promedio de partícula se calcularon usando el punto final de la parte horizontal en la isoterma. 4) La ecuación BET se aplicó a la adsorción en fase líquida, permitiendo calcular el área de super

1. Universidad de Sonora
Departamento de IngenieríaQuímica y Metalurgia
“Medición del área de superficie de polvos por adsorción en fase líquida. (I):
Cálculo del área superficial específica de polvos de carbonato de calcio de la
adsorción de ácido esteárico”
Alumna: Mayorga García Karen Paola
Curso: Operaciones Unitarias II
8vo Semestre
Profesor: Marco Antonio Núñez Esquer
Jueves 05 de abril de 2018

2. • Artículo: Medición del área de superficie de polvos por adsorción en fase líquida. (I):
Cálculo del área superficial específica de polvos de carbonato de calcio de la
adsorción de ácido esteárico
• Autores: Suito, Eiji; Arakawa, Masafumi; Arakawa,Teru
• Procedencia de los autores: Suito, Eiji: nació el 23 de enero de 1912 en Kobe, Japón;
Arakawa, Masafumi y Arakawa,Teru: de igual manera, ambos nacieron en Japón.
• Nombre de la revista: Kyoto University Research Information Repository
(KURENAI).
• Volumen: 33
• Número: 1
• Año: 31-Jan-1955
• Páginas: 7

3. Índice
• Introducción…........................................................................................................4
• Materiales …..........................................................................................................6
• Experimento …......................................................................................................8
• Resultados ….........................................................................................................10
• Aplicación de Ecuación B ET …..............................................................................14
• Cálculo de Áreas de Superficies de Polvos Específicas …........................................18
• Curvas 𝜋-Γ utilizando la Ecuación de Gibbs …........................................................22
• Resumen …............................................................................................................25

5. Introducción
• La determinación del tamaño de partícula del polvo es muy importante para el uso industrial
así como para el uso teórico y es por esto que se utilizan varios métodos de medición.
• En el presente trabajo se ha estudiado la medición del área superficial específica por el método
de adsorción en fase líquida. Se utiliza la ecuación B ET, que es una isoterma de adsorción
basada en una teoría de multicapa desarrollada por Brunauer, Emmett yTeller. Con esto se hizo
posible calcular el área de superficie del adsorbente.

7. Materiales
• Los polvos utilizados en los presentes experimentos fueron cinco tipos de carbonatos de calcio
(A, B, C, P y polvo ultrafino U) que tienen diferentes tamaños y formas.
• Se prepararon mediante la reacción de Ca (OH), suspensión y gas CO, y se observaron sus
formas, tamaños y distribución de tamaño de partículas mediante microscopio electrónico. Las
muestras A, B, C y E tenían forma rombal. Sus tamaños de partícula estaban en el orden C> B>
A> P> U.
• El ácido esteárico utilizado como adsorbato era del grado comercial, y el benceno que se usó
como disolvente fue clarificado al remover el agua contenida.

9. Experimento
1. Se secaron aproximadamente 2 g de polvo a 300ºC durante 8 horas en alto
vacío.
2. Se colocaron en un tubo de aproximadamente 50 cc, luego se añadieron 20
cc de solución de benceno de ácido esteárico, se sellaron y se mantuvieron
a 20ºC (en reposo), después de ser agitados lo suficiente.
3. Se extrajo la solución sobrenadante (10 cc) en una botella de pesaje con
una pipeta y se midió la concentración de ácido esteárico en la solución
después de la evaporación del disolvente.
La cantidad de adsorción de ácido esteárico en la superficie de
los polvos se calculó mediante

11. Resultados
1. Tasa de adsorción
• La cantidad de adsorción por el polvo se midió en varios intervalos de
tiempo en una concentración definida de solución. Los ejemplos típicos se
trazan en la Fig. 1.
La velocidad de adsorción fue inicialmente muy rápida, pero se fue
haciendo muy lenta a como pasaba el tiempo.
Los experimentos para la isoterma de adsorción se realizaron después de
reposar durante 24 horas (por el equilibrio).
Gráfica: Medición del Área Superficial de Polvos
Tiempo (hr)
Cantidadadsorbida(mg/g)

12. Resultados
2. Isoterma de adsorción
• La cantidad de adsorción después de 24 horas se midió a diversas
concentraciones de ácido esteárico.
La relación entre la cantidad de adsorción y la concentración de ácido
esteárico.
Al principio, la cantidad de adsorción aumentó con la
concentración, luego permaneció constante hasta cierta
concentración (parte horizontal) y de nuevo aumentó a la
concentración más alta (isoterma de tipo S).
Cantidadadsorbida(mg/g)
Cantidadadsorbida(mg/g)
Concentración (g/l)
Concentración (g/l)
Gráficas: Isotermas de adsorción

13. Resultados
• Como se muestra en la FIG. 4, la adsorción es del mismo tipo para las cinco
clases de CaCO3 aún si el tamaño de partícula y la forma de este son
diferentes.
Si graficamos las isotermas de adsorción de todas las clases de CaCO3
podemos observar que casi caen en la misma curva como se muestra en la
Fig. 4. Esto sugiere que la adsorción es del mismo tipo aún si el tamaño de
partícula y la forma del CaCO3 son diferentes.
Tabla: Isotermas de adsorción
Cantidadadsorbida(mgcm2)
Concentración (mol/cm2)

15. Aplicación de Ecuación B ET
• Bartell y sus colaboradores han realizado reacciones bastante acertadas al
querer modificar la ecuación B ET para esta ser aplicada a la adsorción de
soluciones. En fase líquida, la ecuación B ET será de la siguiente manera:
𝐶
𝑉 (𝐶0 − 𝐶)
=
1
𝑉𝑚
−
𝐾 − 1
𝑉𝑚 𝐾
.
𝐶
𝐶0
donde:
C, es la concentración del ácido graso
Co, la concentración saturada
V, la cantidad de adsorción
Vm, la cantidad necesaria para formar una monocapa de
adsorción
K, la constante sobre el calor de adsorción.

16. Aplicación de Ecuación B ET
• Aplicando estas isotermas a nuestros datos, la
representación de
𝐶
𝑉 (𝐶0−𝐶)
contra
𝐶
𝐶0
se vuelve lineal
con una ligera desviación a concentraciones bajas y
altas, como se muestra en la Fig. 5.

17. Aplicación de Ecuación B ET
Tabla 1: Áreas superficiales específicas calculadas por varios métodos (m2/s)
Vm y K se pueden obtener de la intersección y la inclinación
de la línea recta en la Fig. 5. Los valores deVm de varias
muestras se muestran en laTabla 1 (5ª columna).

19. Cálculo de Áreas de Superficies de Polvos
Específicas
• En el cálculo del área de superficie específica y el tamaño de partícula, los
ácidos esteáricos se adsorben a una película monomolecular con el grupo
carboxilo unido a la superficie de carbonato de calcio y a las partículas que
tienen esferas redondas sin poros ni grietas.
• El área de la sección transversal de las moléculas de ácido esteárico es
considerada como igual a la que se forma en una película de ácidos grasos en
la interfaz agua-aire.

20. Cálculo de Áreas de Superficies de Polvos
Específicas
• Basándose en esto, el área de superficie específica se calculo con la
ecuación:
• El diámetro de partícula se calcula a partir de la ecuación:
donde:
Sw, es el área en m2/g
n, el número de moléculas adsorbidas
a, 21Å2 ( 1Å= 0.1nm)
g, el gramo de muestra utilizado
A, número de Avogadro
M, el peso molecular del adsorbato
10-20 es el factor de conversión entre la unidad Å2 y m2.
donde:
𝜌, es la densidad de los polvos de muestra
dm, el tamaño de partícula en 𝜇
𝑆 𝑤 = 10−20
𝑛𝑎/𝑔
𝑛 = 𝑉𝑚 . 𝐴/𝑀
𝑑 𝑚 = 6/𝜌𝑆 𝑤

21. Cálculo de Áreas de Superficies de Polvos
Específicas
• El valor de Sw y el diámetro medio de varios polvos se muestran en las
columnas 6 y 7 de laTabla 1.
El valor de Sw calculado a partir del valor adsorbido en los
puntos A, B y C en las isotermas de adsorción (figura 6)
también se muestra en las columnas 2, 3 y 4 de la tabla 1.
Tabla 1: Áreas superficiales específicas calculadas por varios métodos (m2/s)
Isotermas de adsorción

23. Curvas 𝜋-Γ utilizando la Ecuación de Gibbs
• Las isotermas de adsorción de Gibbs se pueden usar para calcular la
disminución de la energía libre de superficie debido a la adsorción en la
interfaz gas-líquido. Dado que la ecuación de Gibbs se deriva de
consideraciones termodinámicas, se puede aplicar a cualquier otra interfaz.
La ecuación de Gibbs generalmente se escribe:
donde:
C, es la concentración
𝛾, la disminución en la energía libre de superficie
Γ, el exceso de superficie
reescribiendo e integrando, tenemos:
𝜋 = 𝑑 𝛾 = −𝑅𝑇 Γ𝑑 𝑙𝑛𝑐
Γ = −
𝐶
𝑅𝑇
.
𝑑 𝛾
𝑑 𝑐

24. Curvas 𝜋-Γ utilizando la Ecuación de Gibbs
Para la adsorción de la solución, 𝜋 representa el cambio en la
energía libre de superficie, es decir la presión superficial de la
interfaz solvente-sólido es causada por la adsorción del soluto.
Si utilizamos la ecuación:
se puede calcular a partir de los datos de adsorción.
La curva 𝜋-Γ obtenida para el ácido
esteárico sobre CaCO3-A
Γ = −
𝐶
𝑅𝑇
.
𝑑 𝛾
𝑑 𝑐

26. Resumen
• Se ha investigado la adsorción de ácido esteárico a partir de la solución de
benceno en varios tipos de polvo de carbonato de calcio.
1. La forma de las isotermas de adsorción tienen el tipo S y es muy similar a la
adsorción a baja temperatura.
2. Como el punto final de la parte horizontal en la isoterma (punto C en la Fig.
6) corresponde a la finalización de la adsorción de la monocapa, el área de
superficie específica (Sw) y el tamaño medio de partícula (dm) pueden
calcularse a partir de este valor.
Isotermas de adsorción

27. Resumen
3. La ecuación BET puede aplicarse a la adsorción en fase líquida. Sobre estas
isotermas, la trama de
𝐶
𝑉 (𝐶0−𝐶)
contra
𝐶
𝐶0
se vuelve lineal. El valor deVm y la
superficie específica (Sw) puede calcularse de forma más precisa a partir de
la inclinación e intersección de la línea recta.
4. El cambio en la presión superficial de la interfaz solvente-sólido causado
por la adsorción del ácido esteárico se calculo utilizando la ecuación de
Gibbs. La adsorción asciende a un punto de inflexión típico en esta curva
que concuerda conVm mediante la ecuación de BET.