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Diagrama de
fasesKarla Nohemí Rubio Martín del Campo13300655
Juliana Abigail Valle Cazares 13300698
Karen Lizette de la O Ávila 13300442
Lina Yahaira Castellanos Ledesma 13300416
4D2 T/M
2015/04/21
Introducción:
Se investigó acerca del diagrama de fases:
qué es y cómo se interpreta, así como,
definiciones con las cuales se comprende
mejor el tema.
Antecedentes:
La existencia de una temperatura crítica fue
descubierta por Thomas Andrews en 1869 mientras
que estudiaba el efecto de la temperatura y de la
presión en el comportamiento del bióxido de
carbono. Andrews encontró que podría condensar
el gas del CO2 en un líquido elevando la presión en
el gas, mientras él mantuvo la temperatura por
debajo de 31.0 °C. A esta temperatura se requiere
de una presión de 72.85 atmósferas para licuefacer
el gas de CO2
Desarrollo del tema:
Diagrama de fases: Cualquier sustancia
puede existir en más de un estado o fase de la
materia. El equilibrio entre las fases es
dinámico; esto es, que existe una transferencia
continua de partículas de una fase a la otra. El
equilibrio en este sistema dinámico se presenta
cuando la velocidad de transferencia entre las
fases es similar. El cambio de la materia de un
estado a otro se denomina cambio de fase.
Desarrollo del tema:Las conversiones de un sólido a líquido (fusión), de
un sólido a gas (sublimación), o de un líquido a
gas (vaporización) son todos procesos
endotérmicos; es decir, que la entalpía de la
fusión, sublimación o vaporización es positiva. El
proceso inverso, la conversión de un líquido a
sólido (congelación), de un gas a
sólido (deposición) o de un gas a
líquido (condensación) son todos procesos
exotérmicos, en esta forma los cambios de
entalpía para estos procesos son negativos.
Desarrollo del
tema:El estado físico de una sustancia depende no sólo de
las fuerzas de atracciones intermoleculares
inherentes, sino también de la temperatura y la
presión. Este diagrama contiene tres curvas
importantes, cada una de las cuales representa la
condición de temperatura y presión a la cual las
diferentes fases pueden coexistir en equilibrio. La
línea de B a C es la curva de la presión de vapor
del líquido. Representa el equilibrio entre las fases
líquida y gaseosa a diferentes temperaturas. Esta
curva termina en C, el punto crítico.
La temperatura en este punto es la Temperatura crítica; la
temperatura arriba de la cual la sustancia no puede existir como
líquido está relacionada con la presión que se le aplique. A esta
temperatura las fases líquidas y gaseosas se vuelven
indistinguibles. La presión a temperatura crítica es la presión
crítica. Más allá del punto crítico la sustancia se describe como
un líquido supercrítico. El punto en la curva BC en donde el
equilibrio de la presión de vapor es 1 atm, es por supuesto el punto
de ebullición normal de la sustancia.
Desarrollo del
tema:
La línea AB representa la variación en la
presión de vapor del sólido en función de la
temperatura.
Desarrollo del
tema:
La línea de B a D representa el cambio en el punto
de fusión del sólido con el aumento de presión. Esta
línea se inclina ligeramente hacia la derecha a
medida que la presión aumenta; la mayoría de los
sólidos se expanden por encima de su punto de
fusión y aumentando la presión se favorece la
formación de la fase sólida más densa.
Desarrollo del
tema:
El punto B, donde se juntan las tres curvas, se
conoce como punto triple. Este punto se da
cuando la presión de vapor de la forma sólida de
una sustancia es igual a la presión de vapor de sus
estados líquidos, las tendencias a escapar
(fugacidades) de los dos estados son idénticas. En
este caso, no hay tendencia a cambiar de un
estado a otro, y ambos estados pueden existir
juntos en equilibrio con su vapor, durante un
periodo indefinido de tiempo. Esto ocurre si: 1.- La
temperatura es constante
Desarrollo del
tema:
Desarrollo del tema:
2.- La gráfica de log P contra 1/T para el sólido,
produce una línea que intercepta la línea de una
gráfica análoga para el estado líquido. El punto de
intersección es el punto triple.
Regla de las fases:
El número de fases que pueden coexistir en
un sistema de equilibrio viene determinada
por la conocida regla de las fases de Gibbs,
que se obtuvo de forma empírica:
P + F = C + 2
Desarrollo del
tema:
Desarrollo del tema:Siendo P el número de fases, C el número de
componentes del sistema y F el número de grados
de libertad, es decir, el número de variables (P, T°,
composición) que se pueden modificar
independientemente sin que varíe el número de
fases en el equilibrio, o lo que es lo mismo el
número de variables que permiten definir
completamente el sistema. El número de
componentes se definen como el número de
elementos del sistema que pueden variar
independientemente de una fase a otra.
Desarrollo del tema:
Así por ejemplo, el Fe-O es un sistema de dos
elementos y también dos componentes: Fe y
O. Por el contrario los silicatos cálcicos son
sistemas de 3 elementos (Si, Ca y O) pero
solo 2 componentes: CaO y SiO2 , porque la
composición de las diferentes difiere solo en
la relación CaO/SiO2. Según el número de
componentes se denominan unitarias,
binarios y ternarios, etc.
Conclusiones.
Se llegó a la conclusión de que un diagrama de
fases es la representación gráfica de las
fronteras entre diferentes estados de la materia
de un sistema, en función de variables elegidas
(generalmente presión vs temperatura ) para
facilitar el estudio del mismo.
Así como, la utilidad de el diagrama de fases.
Referencias
Bibliográficas.
1) Theodore l. Brown. (1987). Quimica, la
ciencia central. España: Prentice hall
hispanoamericana
2) W. Castellanos . (1998). Fisicoquimica.
México: Prentice hall
3)José luis mesa rueda. (2001). Diagramas
de fase. 21 abril, de Anonima Sitio web:
Http://www.joseluismesarueda.com/documen
ts/TEMA_4_001.pdf
Referencias Bibliográficas. 4) Angélica María castillo carrasco. (2003).
Construcción de un diagrama de fases. 21 abril , de Ciencia básica experimental para estudiantes de ingeniería quimica Sitio web: ciencia-básica-experimental.net/1er-curso/fases.htm
5) James b. Pierce. (1987). Quimica de la materia . Mexico: UNAM .
Preguntas de repaso.
1) ¿Que es el punto triple?
Es el punto donde la sustancia se encuentra en
sus tres estados a una presión y temperaturas
determinados.
2)¿Qué es la temperatura critica?
Es la máxima temperatura a la que se puede
encontrar una sustancia en estado liquido, pasado
este punto ya no es ni líquido ni gas.
Preguntas de repaso.
3)¿Para que nos sirve el diagrama de fases?
Nos permite predecir el comportamiento de
diferentes sustancias con relación a una
temperatura y presión determinadas.
4)¿Por qué personaje fue descubierta la existencia
de la temperatura crítica?
Thomas Andrews en 1869
5) ¿Por qué los gases no se pueden licuefacer a
temperaturas por encima de la temperatura crítica?
Preguntas de repaso.
En este punto las características de los gases y
de los líquidos son las mismas, y no hay base
sobre la cual distinguir entre los gases y los
líquidos.
