Universidad de ChileFacultad de Ciencias Químicas y FarmacéuticasDepartamento de Química Orgánica y FisicoquímicaCurso Electivo Fisicoquímica Experimental

“Adsorción de Ácido Oxálico sobre Carbón Vegetal”

Estudiante: Martín Pérez Comisso

Semestre: Sexto (VI)

Fecha de Ejecución: 2 de Septiembre de 2009

Fecha de Entrega: 23 de Septiembre de 2009

Introducción

La adsorción es un fenómeno físico el cual se produce en la superficie de un solido, en el cual se adsorben moléculas de otro material sobre su superficie. La cantidad adsorbida dependerá del area especifica del solido, de la concentración en equilibrio del soluto que se adsorbe en la solución, de sus características fisicoquímica y de la temperatura.

En este practico mediremos los efectos de la adsorción sobre la concentración en equilibrio del ácido oxálico, midiendo estas concentraciones por permanganometria. La permanganometria1 consiste en utilizar las propiedades oxidantes del permanganato, reduciendo al ácido oxálico. El punto de equivalencia lo entrega el mismo permanganato que presenta coloración luego de este.

Los objetivos a lograr son el aplicarle un modelo fisicoquímico a este proceso de adsorción, el aprender a titular y el determinar el area especifica del carbón por medio de la concentración experimental de ácido medido.

Materiales

A)Instrumentos

Bureta: Instrumento para medir volúmenes exactamente. Es un tubo de vidrio pyrex de diámetro pequeño que termina en una punta fina. Tiene una escala que mide la cantidad de liquido que se ha gastado y una llave con la cual se regula el flujo de liquido que se vierte.

B)Reactivos

Ácido oxálico (C2H2O4): Nº CAS 144-62-7. Solido cristalino orgánico de color blanco. Su peso molecular es 90,03 g/mol y su densidad a 20ºC es de 1,9 g/ml. Suu punto defusiónn es 189,5ºC (462,65ºK) deebulliciónn 365ºC(638,15ºK), su pKa es 1,19, la solubilidad en agua corresponde a 9,5 g en 100 ml a 15ºC. Su inflamabilidad comienza a los 189,15ºC. Sus potenciales peligros radican en la inhalación, absorción en la piel, corrosión a los ojos.2

Permanganato de Potasio (KmnO4): Fuerte agente oxidante, NOCAS 7722-64-7. Solido violeta, de peso molecular 158,03 g/mol, densidad 27,03 g/ml, Punto de fusión a 240ºC (513ºK) No esta determinado el punto de ebullición. La solubilidad en agua es de 6,38 g en 100 ml de agua a 20ºC. Tiene uso como desinfectante, desodorante, antídoto contra envenenamiento con fósforo, al mezclarse con glicerina da una potente reacción exotérmica. Al reaccionar con ácido sulfúrico da una reacción muy peligrosa y con ácido clorhídrico liberan Cloro gaseoso al ambiente, que es muy toxico. Las manchas se eliminan con bisulfito de sodio de las telas y con ácido acético de la piel.3

Datos Experimentales

A partir del método permanganometrico conocemos los volúmenes y luego las concentraciones para cada solución. Dado que el permanganato no es patrón primario se titula previamente para conocer su concentración exacta en una alícuota de solución de Ácido Oxálico 0,125 M (0,250 N)

Las concentraciones y moles involucrados serán finalmente para cada muestra:

Discusión y Comentarios

Los datos obtenidos a partir de las permanganometrias tienen un error operacional asociado a la operación ya que los volúmenes agregados no son necesariamente los mismos causando diferencias en los valores observados, perdiéndose precisión y exactitud.

Además, se puede afirmar que las isotermas, a pesar de no ser buenas aproximaciones debido a los datos, son ajustables como modelo para aproximar los valores de la adsorción y las cuales permiten explicar el fenómeno de manera eficiente.

Titulacion ML KmnO4 Concentracion acido Val (M) M KmnO4 N KmnO41 24,1 0,125 0,05186 0,25930

matraz 1 2 3 4 5 6Cantidad Agua 0 10 20 30 80 100Ac. Oxal (mL) 50 40 30 20 20 0Alicuota (mL) 10 10 10 10 20 20mL KmnO4 (Tit 1) 20,3 15,25 11,6 7,7 7,1 0,01mL KmnO4 (Tit 2) 19,35 15,25 12 7,65 7,15 0Promedio 19,83 15,25 11,8 7,68 7,13 0,01

matraz 1 2 3 4 5 6[Ac.Oxal.] inicial 0,1250 0,1000 0,0750 0,0500 0,0250 0,0000[Ac.Oxal.] final 0,1028 0,0791 0,0612 0,0398 0,0185 0,0000moles i 0,000992 0,000793 0,000595 0,000397 0,000198 0,000000moles f  0,000816 0,000627 0,000485 0,000316 0,000147 0,000000moles adsor/g de carbon0,000176 0,000166 0,000110 0,000081 0,000052 0,000000

Respuesta a las Preguntas de la Guía

A)Compruebe si se cumplen las isotermas de Langmuir y Freundlich

Calculando los parámetros para las isotermas, se obtienen los siguientes resultados:

Realizando las regresiones se obtiene que:

Al gráfica los resultados

Ambas isotermas son bien imprecisas, debido a el método utilizado. La titulación involucra un alto efecto humano en la precisión. A pesar de esto la que mejor se aproxima es la isoterma de Freundlich, la cual tiene un buen coeficiente de correlación, este nos permite predecir el comportamiento del carbón activado en la mayoría de las aplicaciones en fase liquida.

B)Discuta el tipo de fuerzas involucradas en esta adsorción

Las fuerzas involucradas en esta adsorción son no covalentes. Estas se deben a que la fuerzas no dependen únicamente de la concentración de adsorato, si no que además de la superficie del solido, la porosidad y de la interacción adsorción-adsorbente que es débil.

Matraz 1 2 3 4 5 6log N ­3,7543 ­3,7800 ­3,9604 ­4,0919 ­4,2859 ­log Ce ­0,9880 ­1,1019 ­1,2133 ­1,4001 ­1,7334 ­4,8872N/C 0,0017 0,0021 0,0018 0,0020 0,0028 ­C 0,1028 0,0791 0,0612 0,0398 0,0185 0,0000

Isoterma m n rFreundlich 1,293550 3,853930 0,9836Langmuir 0,010270 0,002699 0,7818

­1,8 ­1,7 ­1,6 ­1,5 ­1,4 ­1,3 ­1,2 ­1,1 ­1 ­0,9

­4,4

­4,3

­4,2

­4,1

­4

­3,9

­3,8

­3,7

­3,6

­3,5

­3,4

Freunlich

0,0100 0,0200 0,0300 0,0400 0,0500 0,0600 0,0700 0,0800 0,0900 0,1000 0,1100

0,0000

0,0005

0,0010

0,0015

0,0020

0,0025

0,0030

Langmuir

C)Si el área ocupada por una molécula de ácido oxálico es aproximadamente 40 A, calcular el área especifica del carbón

El valor del área especifica es 2743,016 m2/g, tomando en cuenta que No es el numero de avogadro, sigma es el area ocupada por una molécula.

Apéndice

Bibliografía

– (1) Vogel, A.; Química Analítica Cuantitativa Volumen I, Ed. Kapeluz, 1957; Pag 377-388

– (2) http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ox%C3%A1lico – (3) http://www.slideshare.net/analiticauls/manual-permanganometria-

presentation