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Adsorption of Stearic Acid by Chrysotile

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

Vaughn E. Berkheiser
Vaughn E. Berkheiser*
Affiliation:
Soil Science Department, University of Florida, Gainesville, Florida 32611
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Abstract

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Stearic acid adsorption by chrysotile asbestos in hexane was shown to occur by the formation of a Mg-stearate complex on the mineral surface. Infrared spectroscopy showed no evidence of physically adsorbed stearic acid over the range of concentration employed. Absorption bands at 1560 and 1410 cm−1 in the spectrum of the chrysotile-stearic acid complex correspond with band positions in the spectrum of a synthesized Mg-stearate complex. No evidence of the acid form, which produces a band at 1713 cm−1, was present in the spectrum of the chrysotile complexes. At an equilibrium concentration of 0.8 mg stearic acid/ml, the mineral adsorbed 42 mg stearic acid/g. By heating the mineral in molten stearic acid, additional stearic acid beyond that observed by adsorption from solution was adsorbed in the carboxylate form. Calculations based on the molecular dimensions of stearic acid and the crystal structure of chrysotile indicate that the limiting factor in possible surface occupancy is the molecular size of stearic acid rather than the surface density of Mg-OH adsorption sites.

Резюме

Резюме

Показано, что адсорбция стеариновой кислоты хризотиловым азбестом в гексане осуществляется путем образования комплекса Mg-стеарата на минеральной поверхности. Инфракрасная спектроскопия не показала никаких следов физической адсорбции стеариновой кислоты в применяемом диапазоне концентрации. Абсорбционные полосы при 1560 см−1 и 1410 см−1 в спектре комплекса хризотилостеариновой кислоты соответствовали положениям полос в спектре синтетического комплекса Mg-стеарата. Присутствия кислотной формы, которая характеризуется полосой при 1713 см−1, не наблюдалось в спектре хризотиловых комплексов. При концентрации равновесия 0,8 мт стеариновой кислоты/мл, минерал адсорбировал 42 мг стеариновой кислоты/г. Дополнительная к наблюдаемой адсорбцией из раствора стеариновая кислота адсорбировалась в форме карбоксило путем нагрева минерала в плавленной стеариновой кислоте. Расчеты, полученные на основе молекулярных размеров стеариновой кислоты и кристаллической структуры хризотила, показывают, что размер молекул стеариновой кислоты является более ограничивающим фактором в возможном заполнении поверхности, чем поверхностная плотность адсорбционных мест Mg-OH. [Е.С.]

Resümee

Resümee

Es zeigte sich, daß die Adsorption von Stearinsäure durch Chrysotilasbest in Hexan durch die Bildung von Mg-Stearatkomplexen auf der Mineraloberfläche erfolgt. Infrarotspektroskopische Messungen zeigten im gesamten untersuchten Konzentrationsbereich keine physikalisch adsorbierte Stearingsäure. Die Adsorptionsbanden bei 1560 cm−1 und 1410 cm−1 im Spektrum des Chrysotil-Stearinsäurekomplexes stimmen gut mit der Lage der Banden im Spektrum eines synthetischen Mg-Stearatkomplexes überein. Die Säureform, die eine Bande bei 1730 cm−1 verursacht, wurde im Spektrum des Chrysotilkomplexes nicht gefunden. Bei einer Gleichgewichtskonzentration von 0,8 mg Stearinsäure/ml adsorbierte das Mineral 42 mg Stearinsäure/g. Wenn das Mineral in geschmolzener Stearinsäure erhitzt wird, wird mehr Stearinsäure als Karboxylat adsorbiert. Berechnungen aufgrund der Molekülgröße der Stearinsäure und der Kristallstruktur des Chrysotil deuten darauf hin, daß als der bestimmende Faktor für die mögliche Oberflächenbesetzung eher die Molekülgröße der Stearinsäure anzusehen ist als die Dichte der Mg-OH- Adsorptionsstellen auf der Oberfläche. [U.W.]

Résumé

Résumé

On a montré que l'adsorption d'acide stéarique par l'asbeste chrysotile dans l'hexane se produisait par la formation d'un complexe stéarate-Mg sur la surface du minéral. La spectroscopie infrarouge n'a montré aucune évidence d'acide stéarique absorbée physiquement sur l’étendue de concentrations employées. Des bandes d'adsorption à 1560 cm−1 et 1410 cm−1 dans le spectre du complexe chrysotileacide stéarique correspondaient aux positions de bandes dans le spectre d'un complexe stéarate-Mg synthétisé. Aucune évidence de la forme acide, qui produit une bande à 1713 cm−1 n’était présente dans le spectre des complexes chrysotile. A une concentration d’équilibre de 0,8 mg d'acide stéarique/ml, le minéral a adsorbé 42 mg d'acide stéarique/g. Une quantité d'acide stéarique supplémentaire au-delà de celle observée par l'adsorption à partir d'une solution a été adsorbée dans la forme carboxylate par échauffement du minéral dans l'acide stéarique fondu. Des calculs basés sur les dimensions moléculaires de l'acide stéarique et la structure cristalline de la chrysotile indiquent que le facteur limitant dans l'occupation de surface possible est la taille moléculaire de l'acide stéarique plutôt que la densité de surface des sites d'adsorption Mg-OH. [D.J.]

Keywords

AdsorptionChrysotileInfrared spectroscopyMagnesiumStearic acid
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 30 , Issue 2 , April 1982 , pp. 91 - 96
Copyright
Copyright © 1982, The Clay Minerals Society

Footnotes

1

Published as Journal Series No. 3343 from the Agricultural Experiment Station, University of Florida.

References

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