Adsorción de ácido salicílico sobre carbón vegetal a partir de soluciones acuosas

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     Facultad de Química y Biología

      Licenciatura en Bioquímica

   Asignatura: Fisicoquímica II

Laboratorio n° 2

Adsorción de ácido salicílico sobre carbón vegetal a partir de soluciones acuosas

Integrantes:

• Valentina Galarce

 segundo semestre

Introducción

En el año 1827 se logró aislar un compuesto que se denominó salicina, el cual es un compuesto aromático que se puede extraer del sauce. Su uso medicinal se remonta desde mucho antes, alrededor del año 400 dC la gente acostumbraba masticar corteza de sauce cuando ésta presentaba fiebre gracias a sus propiedades antiinflamatorias.

La salicina puede oxidarse para generar ácido salicílico o con una reacción de agua y alcohol para generar alcohol salicílico. El ácido salicílico es más efectivo que la salicina y tiene efecto analgésico y antiinflamatorio, pero si se toma de manera diaria por un prolongado tiempo este puede ser nocivo para las paredes del estómago.

A partir de la conversión del grupo -OH en un éster acético es como se obtiene el ácido acetilsalicílico, que es el compuesto que conocemos en la actualidad comúnmente como aspirina.

En el siguiente esquema podemos ver como el ácido salicílico y el alcohol salicílico pasan a ácido acetilsalicílico. (1)

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Aquí podemos ver cómo podemos formar ácido acetilsalicílico a partir de ácido salicílico y alcohol salicílico.

Luego de esto, tenemos que definir la diferencia entre absorción y adsorción.

Absorción es el proceso donde un analito es incorporado en otro líquido o un sólido (el cual se llamará absorbente) y la adsorción es el proceso por el cual los átomos, iones, moléculas de una sustancia que podría ser un gas, un líquido o un sólido en disolución, se adhieren y son retenidas a la superficie de un adsorbente, el que debe ser poroso, para que tenga mejor superficie de contacto y este pueda ser capaz de adsorber de mejor manera la especie en cuestión o adsorbato. (2)

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Para poder calcular la adsorción en superficies se utiliza la siguiente ecuación:

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Donde N será el número de moles adsorbidos por gramos de adsorbente y Nm es el número de moles de soluto por gramo de adsorbente disponibles para formar una capa.

También se puede calcular el área específica de adsorción de la siguiente manera:

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Siendo  el área ocupada por una molécula adsorbida por una superficie y No el número de Avogadro.[pic 7]

Cabe destacar que existen dos tipos de adsorción, la quimioadsorción y la físioadsorción. En la fisioadsorcion, o adsorción física, encontramos interacciones de tipo van der Waals entre adsorbato y adsorbente. Estas interacciones son de largo alcance, pero muy débiles, de manera que la energía que se desprenderá será absorbida de forma de vibración y disipada como calor. Esta energía no es suficiente para romper enlaces por lo que la molécula conservara su forma, aunque sea pueda distorsionar en la superficie. (3)

Por otro lado, tenemos la quimioadsorción, o adsorción química, en la cual las moléculas o átomos se unirán a la superficie del adsorbato mediante enlaces químicos covalentes, maximizando el número de coordinaciones con el sustrato. Aquí la distancia entre adsorbato y adsorbente es mucho menor. Moléculas quimioadsorbidas se atraen, formando pequeñas islas, que presentaran transiciones que se calentaran su suficiente para provocar movimiento térmico en la superficie, llegando a las interacciones entre partículas. (3)

Uno de los procesos que se puede llevar a cabo con la adición es una isoterma.

• Isoterma de Langmuir:

Es la isoterma más sencilla, la cual solo tendrá lugar en una monocapa uniforme (lisa).

Se presenta la siguiente ecuación:

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Donde Kp es la división entre la constante de velocidad para la adsorción y la constante de desorción. (Ka/Kb).

Y su forma lineal:

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• Isoterma de Freundilich

Tendrá lugar en mono o multicapas y de superficies heterogéneas.

La cual se representa de la siguiente manera:

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Siendo su forma lineal:

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Siendo Ce la concentración del soluto en equilibrio. (3)

Objetivos  

• Entender el fenómeno de adsorción.
• Calcular la cantidad de ácido salicílico libre en solución y adsorbido por el carbón vegetal.
• Determinar cuál es la isoterma más característica del practico.
• Determinar área específica de adsorción para el carbón vegetal.

Resultados

Luego de tener los ocho matraces con carbón activado, con 10 mg cada uno y su cantidad de ácido salicílico, listos, se agitan por 60 minutos, se filtran y se mide la absorción a 294 nm en un espectrofotómetro, obteniendo los siguientes resultados:

Tabla n°1: Resultados medición ácido salicílico

*Todos los resultados se obtuvieron desde tubos de ensayo de 10 mL.

**Masa molar para el ácido salicílico: 138,121 g/mol

Con estos datos podemos calcular la concentración de ácido salicílico que no se absorbió (ácido salicílico libre) a través de la ley de Lambert Beer:

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Siendo  el coeficiente de absortibidad molar.[pic 13]

Despejando, tenemos:

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Esto significa que en el tubo uno no había concentración de ácido salicílico, pero veamos el tubo 2:

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Continuando con los tubos, se obtuvo:

• Tubo 3: [pic 19]
• Tubo 4: [pic 20]
• Tubo 5: [pic 21]
• Tubo 6: [pic 22]
• Tubo 7: [pic 23]
• Tubo 8: [pic 24]

Ahora, calculando los moles, obtendremos:

• Para tubo 1:

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Ya que no hay concentración, no habrá moles. Analicemos el tubo 2:

• Para tubo 2:

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• Tubo 3: [pic 31]
• Tubo 4: [pic 32]
• Tubo 5: [pic 33]
• Tubo 6: [pic 34]
• Tubo 7: [pic 35]
• Tubo 8: [pic 36]

Ordenando los datos, tendríamos para la concentración molar y moles libres:

Tabla N°2: Agrupación de datos para molaridad y moles libres.

Ahora, para calcular la concentración de ácido salicílico inicial, usamos las siguientes ecuaciones:

• Para tubo 1:

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El tubo 1 no tiene concentración de ácido, por lo que evaluaremos el tubo 2:

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