INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL
CATÁLISIS Y REACTORES HETEROGÉNEOS
Dr. FRANCISCO MORALES
Semestre I-2026
PROBLEMARIO ISOTERMA DE LANGMUIR
1. El proceso de adsorción del CO sobre carbón activado para la purificación del hidrógeno puede
modelarse mediante la isoterma de Langmuir. Se conoce que en la isoterma 1 el grado de
recubrimiento es del 35.2% cuando la presión es de 2 atm. Determine el grado de recubrimiento del
adsorbato si la presión parcial del CO es la misma en la isoterma 2, sabiendo que θ1K2= (√2 + θ2)K1.
Realice los cálculos asumiendo adsorción molecular y disociativa del CO.
2. Se estudió el proceso de adsorción de CO2, H2 y un inerte sobre un catalizador de paladio soportado en
una sílica para la producción de CH3OH, el cual puede modelarse por medio de la isoterma de Langmuir.
Si se introducen cantidades equimolares de los gases al proceso y se conoce que el recubrimiento de
CO2, H2 y el inerte es 64%, 33% y 2.5%, respectivamente a 50 bar y 300 K, realice un gráfico de los
recubrimientos de los gases y el recubrimiento total en función de la presión (desde 0 a 50 bar).
3. Realice los mismos cálculos del ejercicio 2, asumiendo ahora que:
a. La adsorción de H2 es disociativa.
b. Las tres especies se adsorben disociativamente.
c. Se alimenta una mezcla que contiene en peso 35% de CO2, 30% de H2 y el resto del inerte (N2) al
proceso. Se conoce que a una presión total de 50 bar y 300 K los recubrimientos son del 61%, 36%
y 2%, respectivamente.
4. La adsorción de n-butano e i-butano sobre 100 mg de una muestra de MOF a 298 K medida a diferentes
presiones es como se muestra en la tabla. Determine cuál adsorbato sería mejor para el estudio de
adsorción y calcule la superficie específica del MOF asumiendo que los datos se ajustan a una isoterma
de Langmuir.
Adsorbato
P (mmHg)
100
200
300
400
500
n-Butano
V (cm3)
9.78
9.89
9.93
9.94
9.96
i-Butano
V (cm3)
9.82
9.91
9.94
9.95
9.96
5. Se estudia la adsorcio n de CO sobre 150 mg d e dos superficies adsorbentes: carbo n vegetal (CV) y
carbo n mineral (CM) a 273 K, si los datos se ajustan a la isoterma de Langmuir, determine cua l material
presenta mejores propiedades de adsorcio n y calcule la superficie especí fica de cada material.
Material
P (kPa)
20
40
60
80
100
120
140
CV
V (cm3)
10.2
18.6
25.5
31.5
36.9
41.6
46.1
CM
V (cm3)
12.5
23.4
29.1
35.4
40.4
46.7
51.3
6. Calcule la entalpía y entropía de adsorción para los siguientes datos de adsorción de amoniaco sobre
un determinado sólido. Estos datos han sido obtenidos para un volumen de recubrimiento constante
de 55 cm3 (valores corregidos a 1 atm y 273 K).
T (K)
200
210
220
230
240
250
P (bar)
32.4
41.9
53.0
66.0
80.0
96.0
