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Adsorción

Concepto de recubrimiento

Un concepto útil en las discusiones de isotermas de adsorción es el de cobertura o recubrimiento.

Consideremos una superficie que ha establecido un equilibrio con un adsorbato a una presión P menor que la presión de saturación Po. El número de sitios libres para que el adsorbato se adsorba nl será menor que el número total de sitios de donde el adsorbato puede adsorberse nt . Designamos como cobertura, (theta), al cociente:

(theta) = (nt - nl)/nt

Cuando un proceso se lleva a cabo sin que el recubrimiento cambie, se le llama isostérico.

Tipos de isoterma de adsorción

Brunauer clasificó las isotermas de adsorción de gases sobre sólidos en cinco tipos: I, II, III, IV y V. Cada una de ellas corresponde a un comportamiento de adsorción bien definido.

Tipo I

El adsorbato cubre al adsorbente, el cual tiene una superficie uniforme, hasta que se forma una monocapa y entonces el proceso se detiene. La gran mayoría de los procesos de quimisorción muestran este tipo de isoterma.
Tipo I

Este tipo de isoterma se ajusta a la isoterma descrita por Langmuir, enunciada en la siguiente ecuación:

(theta) = (KPA/(1 + KPA))

Esta ecuación se basa en las siguientes suposiciones:

La isoterma de Langmuir se usa mucho en casos de quimisorción o de adsorción de gases en sólidos no porosos. Esto no significa que haga un buen trabajo en los casos de quimisorción. En un gran número de casos es necesario utilizar isotermas "de Langmuir" modificadas, tales como las propuestas por Freundlich o por Temkin.

Tipo II

El adsorbato cubre al adsorbente hasta que se forma una monocapa y el proceso continúa con adsorción en multicapas. Es un perfil frecuente en procesos de adsorción física en los cuales las interacciones son poco específicas. Para que se produzca este tipo de comportamiento es necesario que la afinidad del adsorbato por el adsorbente sea algo mayor que la afinidad del adsorbato por sí mismo.
Tipo II

Este tipo de isoterma se puede ajustar a la ecuación llamada BET, desarrollada por Brunauer, Emmett y Teller. La forma de la ecuación es como sigue:

P
1
(C-1)
P
---------
=
----- + ----- ---
V(Po - P) VmC VmC
Po
donde:
Po es la presión de vapor de saturación
Vm es la capacidad de monocapa
C aprox. igual a exp[-((delta)Hads - (delta)Hliq)/RT]

La isoterma BET es una extensión del argumento de Langmuir:

La ecuación BET reproduce bastante bien capas adsorbidas físicamente.

Tipo III

El adsorbato tiene aproximadamente la misma afinidad por el adsorbente y por sí mismo, o es ligeramente más afín a sí mismo que al adsorbente, por lo cual es una vez que se ha adsorbido una molécula ésta actúa también como sitio libre para que otra molécula se adsorba. Esto conduce a un recubrimiento desigual, con partes limpias, partes cubiertas con monocapa y partes cubiertas con multicapa.
Tipo III

Las isotermas tipo III pueden ajustarse bastante bien a la BET.

Tipo IV

En este caso el comportamiento inicial consiste en formar una monocapa, para luego mostrar comportamiento de formación de multicapas hasta alcanzar un ?espesor de multicapa? máximo a una presión máxima Po. Este comportamiento se justifica postulando un adsorbente rugoso en el cual la monocapa inicial deja muchos huecos, que terminan por saturarse de adsorbato al alcanzar la presión Po (condensación capilar).
Tipo IV

Tipo V

En este caso el comportamiento inicial consiste en formar una multicapa hasta alcanzar un "espesor de multicapa" máximo. Este comportamiento se justifica postulando un adsorbente rugoso, como en el caso IV, y un adsorbato que interactúa débilmente con el adsorbente.
Tipo V

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Ultima actualización de esta página: 22 de septiembre de 1999

Encargado de la página: Dr. Víctor Manuel Rosas García.
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Facultad de Ciencias Químicas
Universidad Autónoma de Nuevo León
San Nicolás de los Garza, NL, México.