El fenmeno de adsorcin es el proceso por el cual tomos o molculas de una sustancia que se encuentra en determinada fase, son retenidas en la superficie de otra sustancia, que se encuentra en otra fase. Como resultado de este proceso, se forma una capa de lquido o gas en la superficie de una sustancia slida o lquida.Si consideramos una superficie de un material en contacto con aire, los enlaces del material presentan discontinuidades, las cuales tendern espontneamente a formar enlaces con la atmsfera que lo rodea, siempre que el proceso sea energticamente favorable. Dicho de otra manera, si tenemos una superficie slida con nanoporos, estos poros sern capaces de retener gas de la atmsfera que lo rodea, gracias al fenmeno de adsorcin. Los nanoporos son los llamados centros activos del adsorbente, que tienen fuerzas de enlace entre sus tomos que no estn saturadas, de manera que admiten la adsorcin de tomos o molculas del gas que lo rodea.El mecanismo exacto del proceso de adsorcin depende de qu sustancias estn involucradas.La cantidad de material adsorbido depende de las tasas de adsorcin y desorcin de la sustancia, y del punto en el cual se alcance el equilibrio entre ambas. Cuanto mayor sea la adsorcin y menor se la desorcin, hallaremos mayor cantidad de material adsorbido en equilibrio.Tipos de adsorcinPodemos diferenciar tres tipos de adsorcin, dependiendo de qu tipos de fuerzas existan entre el soluto y el adsorbente. Estas fuerzas pueden ser de tipo elctrico, de fuerzas de Van der Waals o de tipo qumico.Adsorcin por intercambio. En este proceso el soluto y el adsorbente se atraen por fuerzas electrostticas. Dicho de otra manera, los iones del soluto se concentran en la superficie del sorbente, que se halla cargada elctricamente con signo contrario a los iones del soluto. Si tenemos dos adsorbatos inicos iguales en varios factores, pero uno con mayor carga que otro, el de mayor carga ser el que se adsorbido. Para adsorbatos con igual carga, el tamao molecular es el que determina cul ser adsorbido.Adsorcin por fuerzas de Van der Waals. Tambin llamada adsorcin fsica o fisisorcin. En este tipo de adsorcin, el adsorbato no est fijo en la superficie del adsorbente, sino que tiene movilidad en la interfase. Ejemplo de este tipo de adsorcin es el de la mayora de las sustancias orgnicas en agua con carbn activado. En este tipo de adsorcin el adsorbato conserva su naturaleza qumica.Adsorcin qumica. Sucede cuando hay interaccin qumica entre adsorbato y adsorbente. Tambin llamada quimisorcin. La fuerza de la interaccin entre adsorbato y adsorbente es fuerte, casi como un enlace qumico. En este tipo de adsorcin el adsorbato sufre una transformacin, ms o menos intensa, de su naturaleza qumica.La mayora de los fenmenos de adsorcin son combinaciones de estos tres tipos de adsorcin, y muchas veces resulta difcil distinguir la fisisorcin de la quimisorcin.Una de las ms importantes aplicaciones del fenmeno de adsorcin a nivel industrial, es de la extraccin de humedad del aire comprimido. En este proceso se hace pasar el aire comprimido por un lecho de almina u otro material activo, que retiene las molculas de agua por adsorcin.

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Procesos de adsorcin La adsorcin es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra sobre la superficie de otra fase (generalmente slida). Por ello se considera como un fenmeno subsuperficial. La sustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se llama "adsorbato" y la fase adsorbente se llama "adsorbente". Por contra, la absorcin es un proceso en el cual las molculas o tomos de una fase interpenetran casi uniformemente en los de otra fase constituyndose una "solucin" con esta segunda. Diferentes procesos de sorcin (Appelo and Postma, 1993) Representacin esquemtica de los procesos de adsorcin El proceso de cambio inico supone un intercambio de una sustancia o in por otra sobre la superficie del slido. El trmino adsorcin incluye la adsorcin y la absorcin conjuntamente, siendo una expresin general para un proceso en el cual un componente se mueve desde una fase para acumularse en otra, principalmente en los casos en que la segunda fase es slida. La principal distincin entre sorcin (adsorcin y absorcin) y cambio inico es que las ecuaciones que describen la sorcin consideran solamente una especie qumica, de manera que la distribucin del soluto entre la disolucin y el slido responde a una aDSORCIONABSORCIONCAMBIO IONICOAIRE / AGUAAGUAROCAABSORCIONADSORCIONrelacin simple, lineal o no. Las ecuaciones para el cambio inico tienen en cuenta todos los iones que compiten por los lugares de intercambio. En general, la adsorcin desde una disolucin a un slido ocurre como consecuencia del carcter liofbico (no afinidad) del soluto respecto al disolvente particular, o debido a una afinidad elevada del soluto por el slido o por una accin combinada de estas dos fuerzas. El grado de solubilidad de una sustancia disuelta es el factor ms importante para determinar la intensidad de la primera de las fuerzas impulsoras. Cuanto mayor atraccin tiene una sustancia por el disolvente menos posibilidad tiene de trasladarse a la interfase para ser adsorbida. La sorcin y el cambio inico son procesos de gran inters en hidrogeoqumica ya que regulan de manera notable el transporte de contaminantes qumicos en acuferos y suelos. Tipos de adsorcin Cabe distinguir tres tipos de adsorcin segn que la atraccin entre el soluto y el adsorbente sea de tipo elctrico, de Van der Waals o de naturaleza qumica. La adsorcin del primer tipo cae de lleno dentro del intercambio inico y a menudo se le llama adsorcin por intercambio, que es un proceso mediante el cual los iones de una sustancia se concentran en una superficie como resultado de la atraccin electrosttica en los lugares cargados de la superficie. Para dos absorbatos inicos posibles, a igualdad de otros factores, la carga del in es el factor determinante en la adsorcin de intercambio. Para iones de igual carga, el tamao molecular (radio de solvatacin) determina el orden de preferencia para la adsorcin. Este tipo de adsorcin se comenta con detalle ms adelante. La adsorcin que tiene lugar debido a las fuerzas de Van del Waals se llama generalmente adsorcin fsica. En estos caso, la molcula adsorbida no est fija en un lugar especfico de la superficie, sino ms bien est libre de trasladarse dentro de la interfase. Esta adsorcin, en general, predomina a temperaturas bajas. La adsorcin de la mayora de las sustancias orgnicas en el agua con carbn activado se considera de naturaleza fsica. Si el adsorbato sufre una interaccin qumica con el adsorbente, el fenmeno se llama adsorcin qumica, adsorcin activa o quimisorcin. Las energas de adsorcin son elevadas, del orden de las de un enlace qumico, debido a que el adsorbato forma unos enlaces fuertes localizados en los centros activos del adsorbente. Esta adsorcin suele estar favorecida a una temperatura elevada. La mayor parte de los fenmenos de adsorcin son combinaciones de las tres formas de adsorcin y, de hecho, no es fcil distinguir entre adsorcin fsica y qumica. Equilibrio de adsorcin e isotermas de adsorcin La adsorcin de una especie qumica presente en la solucin del suelo (adsorbato) por los constituyentes de la fase slida del suelo (adsorbente) ocurre debido a la interacciones entre la superficie activa de las partculas slidas y el adsorbato. La cantidad adsorbida de una determinada especie depende no slo de la composicin del suelo sino tambin de la especie qumica de la que se trata y de su concentracin en la solucin. Para estudiar la adsorcin de un compuesto qumico sobre un suelo pueden ser usadas dos tcnicas de laboratorio : experiencias en batch y experiencias con columnas. Las experiencias en batch consisten en mezclar y agitar una cantidad determinada de suelo con disoluciones de diferentes concentraciones del soluto estudiado, por ejemplo, un metal pesado. Previamente, se tiene que determinar la concentracin de este metal en el suelo. La grfica que representa el metal adsorbido, Cs, en funcin de la concentracin de la disolucin, Cm, es la isoterma de adsorcin, cuya expresin general es : Cs = Kd Cmdonde Kd se llama constante de adsorcin, coeficiente de distribucin o coeficiente departicin. Cuando la isoterma no es lineal, hay otras aproximaciones para describir la distribucin entre el suelo y la disolucin. Las ms utilizadas son las de Freundlich y Langmuir. La ecuacin general de la isoterma de Freundlich es : Cs K Cmn= donde K es la constante de adsorcin y n una constante cuyo valor vara entre 0 y 1. La forma lineal es : lg Cs = lg K + n lg Cm La isoterma de Langmuir tiene la forma : Ca Cb Csmm=1 + donde a y b son constantes que dependen del tipo de suelo y del tipo de especie qumica. La forma lineal es : 1 1 1C a Cba s m= + La constante a es Km, que representa la mxima capacidad de adsorcin. b/a es una nueva constante, A, relacionada con la energa de adsorcin. La ecuacin final es : 1 1 1C K CAs m m= + Las experiencias en batch no son totalmente representativas de las condiciones naturales, ya que ofrecen una gran superficie especfica y, por tanto, la mxima posibilidad de adsorcin. Adems, se puede considerar que el flujo es nulo. Las experiencias en columnas reflejan mejor las condiciones de campo, ya que permiten controlar la velocidad de flujo y obtener de este modo coeficientes de distribucin ms realistas.

Laadsorcines unprocesopor el cualtomos,ionesomolculasson atrapados o retenidos en la superficie de un material en contraposicin a laabsorcin, que es un fenmeno de volumen. Es decir es un proceso en el cual un contaminante soluble (adsorbato) es eliminado del agua por contacto con una superficie slida (adsorbente). El proceso inverso a la adsorcin se conoce como desorcin.Enqumica, laadsorcinde una sustancia es su acumulacin en una determinada superficie interfacial entre dos fases. El resultado es la formacin de una pelcula lquida o gaseosa en la superficie de un cuerposlidoolquido.Considrese una superficie limpia expuesta a una atmsfera gaseosa. En el interior del material, todos los enlaces qumicos (ya seaninicos,covalentesometlicos) de lostomosconstituyentes estn satisfechos. En cambio, por definicin la superficie representa una discontinuidad de esos enlaces. Para esos enlaces incompletos, es energticamente favorable el reaccionar con lo que se encuentre disponible, y por ello se produce de forma espontnea.La naturaleza exacta del enlace depende de las particularidades de los especmenes implicados, pero el material adsorbido es generalmente clasificado comofisisorbidooquimisorbidoLa cantidad de material que se acumula depende delequilibrio dinmicoque se alcanza entre la tasa a la cual el material se adsorbe a la superficie y la tasa a la cual se evapora, y que normalmente dependen de forma importante de la temperatura. Cuanto mayor sea la tasa de adsorcin y menor la dedesorcin, mayor ser la fraccin de la superficie disponible que ser cubierta por material adsorbido en el equilibrio.Para estos procesos, resultan interesantes materiales con una gran superficie interna, (y por lo tanto pocovolumen) ya sea en polvo o granular, como elcarbn activo, y llevan asociados otros fenmenos de transporte de material, como elmacro transporteymicro transportede losreactivos.

La adsorcin por carbn activado es una tecnologa bien desarrollada capaz de eliminar eficazmente un amplio rango de compuestos txicos. Produciendo un efluente de muy alta calidad

ndice[ocultar] 1Tipos de adsorcin segn la atraccin entre soluto y adsorbente 2Termodinmica de la adsorcin[1] 3Fisisorcin 4Quimisorcin 5Aplicaciones 6Vase tambin 7ReferenciasTipos de adsorcin segn la atraccin entre soluto y adsorbente[editar] Adsorcin por intercambio: Ocurre cuando los iones de la sustancia se concentran en una superficie como resultado de la atraccin electrosttica en los lugares cargados de la superficie (p. ej. en las cercanas de un electrodo cargado). Adsorcin fsica: Se debe a las fuerzas de Van der Waals y la molcula adsorbida no est fija en un lugar especfico de la superficie, y por ello est libre de trasladarse en la interfase. Adsorcin qumica: Ocurre cuando el adsorbato forma enlaces fuertes en los centros activos del adsorbente.Termodinmica de la adsorcin1[editar]La adsorcin es el proceso mediante el cual un slido poroso (a nivel microscpico) es capaz de retener partculas de un fluido en su superficie tras entrar en contacto con ste.Archivo:Activated-carbon.jpgNanoporos en una muestra de carbn activo vista almicroscopio electrnico.El adsorbente dispone denanoporos, lo que se conoce como centros activos, en los que las fuerzas de enlace entre los tomos no estn saturadas. Estos centros activos admiten que se instalenmolculasde naturaleza distinta a la suya, procedentes de un gas en contacto con su superficie. La adsorcin es un proceso exotrmico y se produce por tanto de manera espontnea si el adsorbente no se encuentra saturado.La aplicacin ms importante de latermodinmicade la adsorcin es la de calcular los equilibrios de fase entre un slido adsorbente y una mezcla gaseosa. En este desarrollo, por simplicidad, slo tomaremos en consideracin gases puros (monocomponentes).La base de todo este clculo son las isotermas de adsorcin, las cuales dan la cantidad de gas adsorbido en los nanoporos como una funcin de lapresinexterna (del gas). Latermodinmicaslo puede aplicarse a las isotermas de adsorcin en el equilibrio. Esto significa que se debe poder llegar a cualquier punto de la curva elevando o disminuyendo la presin; en otras palabras, las curvas de adsorcin y desorcin tienen que coincidir. Esto ocurre slo si no existehistresis. La histresis no se da en poros menores de 2nm, sin embargo, se observa en poros lo suficientemente grandes como para que en su interior se condense gas para formar lquido.La isoterma de adsorcin para un gas puro es la relacin entre la cantidad adsorbida especfican(molesde gas por kilogramo de slido) yP, la presin exterior de la fase gaseosa. La mayor parte de isotermas se pueden ajustar mediante una ecuacin del virial modificada:

dondeKes la constante de Henry (el valor de la isoterma de adsorcin dn/dPcuando la presin tiende a cero),mla capacidad de saturacin del medio slido (mol kg-1) yCison los coeficientes del virial. Normalmente tres coeficientes bastan para ajustar la curva a los datos experimentales.

Isotermas de adsorcin del C2H4en NaX. Ecuacin (1) frente a datos experimentales.Ntese que las isotermas han de obtenerse a partir de la interpolacin de datos experimentales, aunque existen tambin modelos moleculares, al margen de la termodinmica, de los que se pueden obtener tericamente las propiedades del sistema. La interpolacin de las isotermas de adsorcin respecto de la temperatura se basa en la ecuacin

dondees la entalpa de adsorcin diferencial, negativa porque la adsorcin es un proceso exotrmico, como ya hemos comentado. El valor absoluto dese denomina "calor isostrico".Normalmente la entalpa diferencial se calcula a partir de la ecuacin (2) haciendo uso de dos o ms isotermas de adsorcin. El gran potencial desempea un papel fundamental en la termodinmica de la adsorcin. Se define como

dondeFes la energa libre de Helmholtz. Las variables independientes son temperatura, volumen y potencial qumico. Para adsorcin en un gas puro, el gran potencial se obtiene a partir de la integracin de una isoterma:

se expresa en J kg-1de adsorbente slido. El significado fsico del gran potencial es la variacin de energa libre asociada a la inmersin isotrmica del adsorbente 'virgen' en el volumen del gas.La entalpa de inmersinHes la integral de la entalpa diferencial:

Al igual que, tiene unidades de J kg-1.Una vez obtenidas la energa de inmersin () y la entalpa de inmersin (H), la entropa de inmersin es:

A partir de estas ecuaciones se puede hacer todo el anlisis termodinmico en un sistema formado por un adsorbente y un gas. No debemos dejar de tener en cuenta que la determinacin de la ecuacin (1), de donde hemos derivado todas las dems, se hace a partir de mediciones experimentales.