LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA.

Adsorción de ácido acético por carbón activado.

Grupo Nº 2 Preinforme Nº 1 Elaborado por:Presentado a: Donado, Jeferson.Prof. Miguel Ríos. Pita, Luz.

Prep. Eizaga, Marcia. Rosales, VanessaSorondo, Edgardo

Caracas, 4 de Diciembre de 2014.

OBJETIVOS

GENERAL:

Determinar del tipo de adsorción que se genera entre el carbón activado y el ácido acético.

ESPECÍFICOS:

Estudiar la Adsorción de un soluto en solución acuosa sobre la Superficie de un Sólido.

Determinar la relación existente de ácido acético adsorbido por carbón activado y la concentración de equilibrio del ácido en la fase acuosa.

Determinar la concentración final de la solución, para calcular la cantidad de masa adsorbida de ácido acético por carbón activado, mediante titulación con NaOH.

Construir la isoterma de adsorción graficando la cantidad adsorbida en función de la concentración en el equilibrio, para compararla con los modelos de Langmuir y Freundlich y determinar cuál se ajusta mejor.

Determinar la constante las unidades los valores típicos de los parámetros de las isotermas de Langmuir (a) y Freundlich (K y n).

MEDIDAS DE SEGURIDAD

PERSONAL

Hidróxido de sodio.No inhalarlo, porque es corrosivo, produce sensación de quemazón, tos y dificultad respiratoria; si ocurre tomar aire limpio, reposo, en posición de semiincorporado, aplicar respiración artificial si estuviera indicada y proporcionar asistencia médica.Tener cuidado al manipular éste reactivo empleando guantes protectores, ya que al tener contacto directo con la piel es corrosivo, produce enrojecimiento, graves quemaduras cutáneas y dolor. En caso de ocurrir, quitar las ropas contaminadas, aclarar la piel con abundante agua o ducharse y proporcionar asistencia médica.

Emplear lentes protectores o pantalla facial, no emplear lentes de contacto, ya que en caso de caer algo de éste compuesto en los ojos es corrosivo, ocasiona enrojecimiento, dolor, visión borrosa y quemaduras profundas graves. En caso de caer en los ojos, enjuagar con abundante agua durante varios minutos y suministrar asistencia médica.

En caso de ingerirlo es corrosivo, ocasiona dolor abdominal, sensación de quemazón, diarrea, vómitos y colapso. Para evitar el consumo del mismo, no se debe comer ni beber en el laboratorio y lavarse las manos al concluir la práctica. En caso de ingerirlo enjuagar la boca, NO provocar el vómito, dar de beber agua abundante y proporcionar asistencia médica.

Ácido acético.No inhalarlo, porque ocasiona tos, dolor de garganta, jadeo y dificultad respiratoria; si ocurre tomar aire limpio, reposo, en posición de semiincorporado y pedir asistencia médica. Tener cuidado al manipular éste reactivo empleando guantes de seguridad y trasvasarlo dentro de la campana, ya que al tener contacto directo con la piel puede ocasionar enrojecimiento, dolor y graves quemaduras cutáneas. En caso de ocurrir, quitar las ropas, aclarar la piel con abundante agua o ducharse y solicitar asistencia médica.

Emplear lentes protectores, ya que en caso de caer algo de reactivo en los ojos, puede ocasionar dolor, enrojecimiento, visión borrosa y quemaduras

profundas graves. En caso de caer en los ojos, enjuagar con abundante agua durante varios minutos y solicitar asistencia médica.

En caso de ingerir ácido acético ocasiona sensación de quemazón del tracto digestivo, dolor de garganta, dolor abdominal, vómitos y diarrea .Para evitar el consumo del mismo, no se debe comer ni beber en el laboratorio y lavarse las manos al concluir la práctica. En caso de ingerirlo NO se debe provocar el vómito, se debe enjuagar la boca y solicitar atención médica.

Carbón ActivadoEl carbón activado húmedo extrae el oxígeno del aire, creando un grave peligro para los trabajadores dentro de un área cerrada o confinada que contienen carbono. El producto y el polvo pueden irritar los ojos, la nariz, la garganta y la piel.Si se está generando demasiado polvo, use un respirador con filtro para partículas. Use guantes protectores (de caucho), cuando es probable el contacto con la piel. Evite el contacto con los ojos. Use protección para los ojos.En caso de inhalación, si la respiración se vuelve dificultosa llame a un médico. Si se deja de respirar, dé respiración artificial. En caso de contacto con los ojos enjuague con bastante agua durante 15 minutos. En caso de contacto con la piel, lave con agua y jabón. Visite a un médico si la irritación persiste.

Durante toda la práctica se trabajará con instrumentos de vidrio, incluyendo los recipientes que contienen los reactivos, al momento de manejarlos se debe tener cuidado, específicamente al trasvasar de los recipientes grandes, la forma correcta es tomarlos desde la boquilla y el fondo de la botella, para evitar accidentes y provocar cortaduras. En caso de ocurrir se puede tratar el área afectada con alcohol y gasa u otro medio que se posea en la caja de primeros auxilios.Además de eso se trabajará con agitadores magnéticos, que al colocarlos a funcionar se debe centrar de tal forma que no choque con las paredes del beaker, entonces se debe regular la agitación.Se trabajará con la estufa, se debe tener precaución en su manejo para evitar quemaduras, en caso de ocurrir, se debe aplicar alguna loción empleada para quemaduras que esté en el cajetín de primeros auxilios.

Pasos a seguir en la práctica de laboratorio:

PASOS Luz Jeferson

Rotular 3 fiolas de modo de identificar cual es la fiola de mezclado, la de filtrado y titulación para cada una de las soluciones que se prepararán.

X

Preparar 10 soluciones de 25ml de ácido acético con las 10 concentraciones planteadas en la tabla Nº1, agregando al balón aforado la cantidad de ácido acético estimada en los cálculos previos y completándolo con agua hasta el aforo.

X

Pesar 2g de carbón activado en la balanza, empleando papel para pesar. Recuerde colocar el papel, tarar la balanza y luego comenzar con la medición. Reportar la cantidad medida en la tabla de datos.

X

Colocar la cantidad de carbón activado ya pesada en la fiola identificada para mezcla. X

Repetir los dos pasos anteriores, 9 veces de manera de obtener 9 fiolas con 2g aproximadamente de carbón activado.

X X

Colocar una de las fiolas con carbón activado sobre la plancha de agitación, inclinarla e introducir la pastilla de agitación.

X

Preparar el cronómetro y agregar la solución de ácido acético correspondiente. Inmediatamente activar la agitación y el cronómetro. Continuar la agitación por 5 minutos. Transcurridos los 5 minutos apagar la agitación y con la varilla magnética extraer la pastilla de agitación.

X

Preparar un embudo, colocar el papel para filtrar y la fiola identificada para el filtrado, verter la solución del paso anterior pausadamente en el embudo. Tomar una alícuota de 10ml de la solución filtrada y agregar a la fiola identificada para la titulación.

X

Preparar 100ml de una solución de NaOH a 0,2N y agregarlo en la bureta para titular.

X

Preparar 100ml de una solución de NaOH a 0,4N y agregarlo en la segunda bureta para titular.

X

Tomar la fiola con los 10ml de solución filtrada,

agregarle 2 a 3 gotas de fenolftaleína, titular las primeras 5 soluciones obtenidas a partir de las primeras 5 concentraciones de ácido acético con NaOH a una concentración de 0,2N, mientras que para las otras 5 soluciones se empleará NaOH con una concentración de 0,4; reportar el volumen de NaOH consumido en la tabla de datos.

X

Lavar las fiolas usadas y repetir todos los pasos anteriores, ya que las fiolas disponibles no alcanzan para la preparación de las 10 soluciones, primero se realizan 5 y por último las otras 5 soluciones.

X X

Tabla Nº1: Concentraciones de las soluciones a preparar en la práctica.

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10V(ml) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25C(mol/l)

0,025 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 1,7

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA

ADSORCIÓN DE ÁCIDO ACÉTICO POR CARBÓN ACTIVADO

04-12-2014

Grupo: 2-Miércoles (sección 1).

Integrantes:

Donado, Jeferson.

Pita, Luz.

Tabla N° 2 Masa de carbón activado pesado para cada fiola en relación a las mediciones aplicadas

Solución (mol/L). Masa de carbón activado (g ± 0,0001).

0,0250,0500,1000,2000,4000,6000,8001,0001,5001,700

Tabla N°3 Volumen de hidróxido empleado en la titulación de las muestras filtradas.

Solución (mol/L). Volumen de NaOH 0,2N(mL ± 0,100).

0,0250,0500,1000,2000,400

Volumen de NaOH 0,4N(mL ± 0,100).

0,6000,8001,0001,5001,700

Observaciones:______________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________

Firma del Profesor o del Preparador.

Cálculos Previos.

A continuación se realizan los cálculos correspondientes para o tener los valores de los volúmenes a emplearse para la preparación de las soluciones tanto de NaOH como del ácido acético, a partir de soluciones madres existentes en el laboratorio.

Para tales casos se emplea la siguiente ecuación:

C1 ∙V 1=C 2∙V 2 (1)

De donde:

C1= Concentración de la solución madre del Laboratorio (ácido acético ó NaOH).

V1= Volumen de la solución madre.

C2=Concentración de la solución que desea prepararse (ácido acético ó NaOH).

V2=Volumen final de la solución que desea prepararse (ácido acético ó NaOH).

a) Preparación de una solución de 25ml Ácido acético al 0,025M, a partir de una solución madre de 2N.

Para llevar de Normalidad a Molaridad:

CH3COOHCH3COO- + H+

N=M x nH+ (ácido)

2N=Molaridad x 1 H+

M= 2N1H+¿=2M ¿

2M∙V 1=0,025M∙25ml V 1=0,3125ml

Para las demás concentraciones, se resumen en la tabla que se muestra a continuación, los valores de los volúmenes correspondientes.

Tabla N°4: Valores teóricos correspondientes a las distintas concentraciones de ácido acético requerido.

Ci

(mol/L)Vi (mL)

0,025 0,31250,05 0,6250,1 1,250,2 2,50,4 50,6 7,50,8 101,0 12,51,5 18,751,7 21,25

b) Repitiendo el procedimiento anterior se calculan los volúmenes de la solución madre de concentración 2 N, requeridos para preparar soluciones de 100 ml de NaOH para otras concentraciones.

Lo mismo ocurre para llevar de Normalidad a Molaridad, el número de OH- presentes en la reacción es igual a 1, por tanto N=M.

Tabla N°5: Valores teóricos correspondientes a las distintas concentraciones de NaOH requerido para la titulación.

Ci

(mol/L)Vi (mL)

0,2 100,4 20

Cálculos Tipos.

Se desarrollará a modo de planteamiento las ecuaciones necesarias para lograr los objetivos de la práctica. Entre estos la realización de las gráficas correspondiente a las isotermas de adsorción con los valores de masa adsorbida por unidad de masa de adsorbente en función de la concentración en equilibrio. Para tal fin se hará uso de los valores experimentales obtenidos durante el proceso de titulación.

a) Calcular la concentración final para el ácido acético después del proceso de adsorción.Aplicando la siguiente expresión (Ec 1), la cual expresa que en el punto de equivalencia se cumple con:

C f , Ácido ∙V f , Ácido=CBase ∙V Base

Dónde:

C Ácido= Concentración de la solución de acido acético (mol/L).

V Ácido= Volumen sobrante de la solución de ácido acético luego de la titulación (L).

CBase=Concentración del la solución de hidróxido de sodio (mol/L).

V Base= Volumen de la solución de hidróxido de sodio (L).

b) Calcular la masa adsorbida, que no es más que la diferencia de masa inicial y final de ácido acético.Una vez conocidas las concentraciones iniciales y finales del ácido acético se calculan los moles para cada caso.

n=C∗V (2)Dónde:n= moles de ácido acético.C= concentración del ácido acético (ml/L)V= Volumen de la solución de ácido acético (L)

Calculado los moles iniciales y finales, se determinan los moles adsorbidos.

nAdsorb=ni , Acido−n f , Ac ido (3) Dónde: nAdsorb≡ Moles de ácido acético adsorbidos.

ni , Acido≡ Moles de ácido acético iniciales (Antes de la adsorción).

n f , Acido≡ Moles de ácido acético finales (Después de la adsorción).

Como lo que se necesita es la masa adsorbida, la determinamos con:

X=nAdsorb∗PMHAc (4)

Dónde:

X= masa adsorbida de ácido acético (g).

PM= Peso molecular del ácido acético (g/mol).

c) Calcular la relación masa adsorbida por masa del adsorbente por medio de la siguiente expresión:

Xm

= masaadsorbidamasa deadsorbente (5)

Siendo este el valor que utilizaremos para graficar las isotermas de adsorción.

Por último a partir de este punto y una vez realizada la gráfica, se determinara el tipo de modelo teórico lineal que mejor se aproximen al valor de la isoterma de adsorción obtenida a partir de los valores experimentales, a fin de determinar el tipo de adsorción.

Donde los modelos teóricos a emplearse son los siguientes:

a) Modelo lineal de la isoterma de Langmiur:

mX

=1a∙ 1C

+1 (6)

Dónde:

mX = Masa de adsorbente por masa adsorbida (adim).

a= Coeficiente de adsorción (L/mol).

C= Concentración del ácido acético (mol/L).

b) Modelo lineal de la isoterma de Freundlich:

ln Xm

=lnK+ 1n∙ lnC

Dónde:

Xm= Masa adsorbida por masa de adsorbente (adim).

C= Concentración del ácido acético (mol/L).

K= Constante.

n= Número adimensional.