O carvão ativado é um material que possui elevado teor de carbono, sendo muito utilizado para a remoção de compostos orgânicos voláteis do meio, como o benzeno. Para a remoção desses compostos, utiliza-se a adsorção. Esse fenômeno ocorre por meio de interações do tipo intermoleculares entre a superfície do carvão (adsorvente) e o benzeno (adsorvato, substância adsorvida). No caso apresentado, entre o adsorvente e a substância adsorvida ocorre a formação de qual tipo de ligação?
11) Considerando o modelo de Langmuir, determine o valor da constante de adsorção (K) e do volume correspondente a uma monocamada adsorvida (Vmon) empregando os dados de equilíbrio da adsorção de CO em carvão ativo a 273 K :

Passo 1

O enunciado apresenta duas partes:
  • A primeira pergunta: no caso da adsorção de benzeno em carvão ativado, que tipo de ligação (interação) ocorre entre o adsorvente e o adsorvato?
  • A segunda (exercício 11): usando o modelo de Langmuir, determinar a constante de adsorção K e o volume de monocamada V_{\mathrm{mon}} a partir de dados de equilíbrio para adsorção de CO em carvão ativado a 273 K.

Passo 2

Para a primeira pergunta, a adsorção de benzeno em carvão ativado ocorre via interações físicas fracas de caráter intermolecular. Especificamente, trata-se de forças de van der Waals do tipo dispersão de London, sem formação de ligações químicas (químisorção).

Passo 3

Para o exercício 11, é necessário dispor dos dados de pressão de equilíbrio p e de volume adsorvido V para ajustar a isoterma de Langmuir na forma
\frac{p}{V} = \frac{1}{K\,V_{\mathrm{mon}}} + \frac{p}{V_{\mathrm{mon}}}
Sem esses valores numéricos de p e V, não há como calcular K nem V_{\mathrm{mon}}.

Resposta

Ligação física por forças de van der Waals (dispersion de London).
Para o exercício 11, não é possível determinar K e V_{\mathrm{mon}} pois faltam os dados de equilíbrio necessários.

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