guía_1_fisicoquímica diagramas de fase y regla de gibbs

7/24/2019 Guía_1_Fisicoquímica diagramas de fase y regla de gibbs

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Materia y estados de la materia.(Material de apoyo teórico-práctico)

Elaborado porIng. Luisa Stocco MSc.

Docente adscrito al PNFSCA

Barquisimeto, 2013



LA FISICOQUÍMICA

La Fisicoquímica se define como la rama de la química que estudia las

propiedades físicas y la estructura de la materia, así como las leyes y

teorías de los cambios físicos y químicos. El nombre de fisicoquímica se

debe al uso que se hace en esta rama de la ciencia de los conceptos de

física para lograr ese propósito. Al igual que otras ramas de la química,

se basa en la experimentación y la observación.

Un sistema químico puede estudiarse desde un punto de vista

microscópico o macroscópico. El punto de vista microscópico se basa en

el concepto de molécula. El punto de vista macroscópico estudia

propiedades de la materia en gran escala sin utilizar explícitamente el

concepto de molécula. La Fisicoquímica estudia los fenómenos a escala

molecular.

En el estudio de la Fisicoquímica el procedimiento seguido usualmente

es el de aislar una porción del universo mediante fronteras o límites, ya

sean reales o imaginarios. Esta porción del mundo material que se ha

aislado para su estudio se conoce como un sistema. La materia en este

sistema existe en uno o más de los tres estados más conocidos de la

materia: el estado sólido, el líquido y el gaseoso. La materia,independientemente del estado que se encuentre, tiene o presenta

propiedades.

En el estado sólido las partículas se fijan de una manera uniforme en

posiciones definidas en una red cristalina. Las partículas se mantienen en

sus posiciones en este enrejado cristalino a causa de fuerzas de gran

magnitud que operan entre ellas estructura es rígida, con forma y volumen

definido que resisten fuertemente a la compresión y a la distorsión.



En el estado líquido las partículas poseen un movimiento de traslación,

tiene un volumen definido pero con forma indefinida, por lo que adopta la

forma del recipiente que la contiene.

En el estado gaseoso, el movimiento de traslación de las moléculas

ocurre a grandes velocidades en forma completamente desordenada. Un

gas no tiene forma ni volumen definidos.

La materia, independientemente del estado que se encuentre, tiene o

presenta propiedades. Una propiedad es extensiva aquella cuyo valor es

igual a la suma de los valores correspondientes a diferentes partes del

sistema, como por ejemplo la masa, el volumen del sistema, entre otros.

Las propiedades que no dependen de la cantidad de materia en elsistema se denominan intensivas, como por ejemplo la densidad y la

presión.



CONCEPTOS BÁSICOS RELACIONADOS CON EL ESTUDIO DE LAFISICOQUÍMICA AMBIENTAL

MATERIA“Materia es todo lo que tiene masa y volumen”.

MATERIAL“Material es cualquier muestra de materia”.

INERCIA“Inercia es la resistencia que ofrece la materia para cambiar su

estado de reposo o de movimiento”.

MASA“Masa es una medida de la cantidad de materia que posee un

material y da lugar a la inercia. La masa de un material se representamediante la letra “m”.La masa de un material es constante. No varía consu posición y lugar, es decir, la masa de un material es la misma en LaTierra, La Luna, etc.

PESO O FUERZA DE GRAVEDAD“Peso de un material es la fuerza con la cual es atraído por La

Tierra u otro astro como El Sol, La Luna, etc.”

VOLUMEN Volumen es el espacio ocupado por la materia. El volumen de una

muestra de materia se representa mediante la letra “V”.

DENSIDADRepresentación: (letra griega minúscula rho, aunque algunos

autores emplean la letra d y se define como “la masa de la unidad devolumen”. La densidad puede calcularse mediante la siguiente expresión:

=

) pieo,,(mvolumen

lbm)o,(kg,masam 33V

Nota: recordar que las unidades de la densidad dependen de lasempleadas para la masa y para el volumen. Aun cuando g, kg ó lbm sonlas más utilizadas para expresar la masa, y mL, m3 ó pie3 son las másempleadas para indicar el volumen, también pueden emplearse otrasunidades correspondientes a dichas magnitudes.

TEMPERATURA



“Temperatura de un material es una medida de la energía cinéticapromedio de las partículas que forman el material”. El registro de latemperatura se hace a través de las escalas de temperaturas.

1. Escalas Relativas de Temp eraturas Estas escalas toman como referencia el punto de congelación (el

punto de hielo y el punto de ebullición (el punto de vapor) del agua a niveldel mar.Escala Celsiu s y cuya representación es: T, ºC

Esta escala fue ideada por el astrónomo sueco Anders Celsius(1701 – 1744) en 1742. Su unidad es el grado Celsius, ºC. En ella alpunto de hielo se le designa 0º C, mientras que al punto de vapor se leasigna 100º C, es decir; esta escala se divide en 100º.

Escala Fahrenheit y cuya representación es: T, ºFFue ideada por el fabricante alemán de instrumentos Gabriel Daniel

Fahrenheit (1686 – 1736) entre 1714 y 1715. Su unidad es el gradoFahrenheit, ºF. Al punto de hielo se le asigna 32º F y al punto de vapor212º F, es decir, esta escala se divide en 180º.

FÓRMULAS DE INTERCONVERSIÓN.

T, ºF = 1, 8 x T (ºC) + 32

T, ºC = 1.8

32-F)º(T

2. Escalas Abso lutas de Temperatura Estas escalas se basan en las propiedades termodinámicas de los

gases. Son las verdaderas escalas de temperaturas. Su valor más bajoes el cero absoluto de temperatura, es decir; en estas escalas no hayvalores negativos.

Escala KelvinRepresentación: T ( K)

Relación con la Escala CelsiusT (K) = T ( ºC) + 273K = Kelvin

Escala RankineRepresentación: T (R)Relación con la Escala Fahrenheit T (R) =T( ºF) + 460R = Rankine



PRESIÓN

Es la fuerza normal (perpendicular) ejercida por unidad de área. Sedetermina mediante la expresión:

FP =

A

PRESIÓN ATMOSFÉRICA (PRESIÓN BAROMÉTRICA), ABSOLUTA YMANOMÉTRICA

La presión atmosférica es la presión ejercida por la atmósfera sobre lasuperficie de la Tierra. La presión atmosférica se mide con un instrumentollamado barómetro, razón por la cual también se le llama presión

barométrica. El valor típico de la presión atmosférica a nivel del mar, 760mm Hg se designó como presión estándar a 1 atmósfera.

Las presiones de fluido mencionadas hasta ahora han sido presionesabsolutas, ya que la presión cero corresponde a un vacío perfecto.Muchos dispositivos para medir la presión señalan la presiónmanométrica del fluido, o la presión en relación con la presiónatmósférica. Un manómetro es un instrumento usado para medir lapresión de gases confinados en recipientes o para medir pequeñasdiferencias de presión. Una presión manométrica de cero indica que lapresión absoluta del fluido es igual a la presión atmosférica. La relaciónpara hacer conversiones entre la presión absoluta y la manométrica es

P absoluta = P manométrica + P atmosférica

Las abreviaturas psia y psig se emplean de manera común paradenotar la presión absoluta y la manométrica en lbf /plg 2 (lbf/in2). Asimismo, es común referirse a las presiones manométricas negativas(presiones absolutas menores que la atmosférica) como cantidadespositivas de vacío; por ejemplo, la presión manométrica de – 10 mm Hg,también se denomina 10 mm Hg de vacío, y la presión absoluta es de 750mm Hg si la presión atmosférica es de 760 mm Hg.

Otras unidades para expresar la presión son:1 atm = 760 mm Hg1 mm Hg = 1 torr (torricelli)1 atm = 760 torr1 atm = 1,013 x 105 Pa1 atm = 1,013 bar1 atm = 1,013 x 103 mbar1 atm = 101,3 kPa1 bar= 1 x 105 Pa1 kPa = 1 x 103 Pa

1 mm Hg = 133, 3 Pa



ESTADOS (FASES DE AGREGACIÓN) DE LA MATERIA

Las formas de materia se denominan estados de la materia. Losestados de la materia difieren en algunas de sus propiedadesobservables, y los más conocidos son el estado sólido, el estado líquido yel estado gaseoso. Las propiedades físicas de una sustancia dependende su estado físico. El vapor de agua, el agua líquida y el hielo tienenexactamente las mismas propiedades químicas, pero sus propiedadesfísicas son considerablemente diferentes. El tipo de enlace de una

sustancia determina sus propiedades químicas, y las fuerzasintermoleculares de una sustancia determinan sus propiedades físicas

GasesSon una colección de moléculas muy separadas entre sí, pues la

energía cinética de las moléculas es mayor que las fuerzas atractivasentre las moléculas.La ausencia de cualquier fuerza atractiva significativa entre las moléculas,les permite expandirse hasta llenar el recipiente que lo contiene. Si lasfuerzas atractivas empiezan a ser significativas, los gases exhibencomportamiento diferente que al del gas ideal. Un gas no tiene volumen,ni forma fijos; más bien, se ajusta al volumen y la forma de su recipiente.Se puede comprimir un gas de modo que ocupe un volumen máspequeño, o expandirlo para ocupar uno mayor. .

Líqu idos

Las fuerzas de atracción intermolecular son suficientemente grandescomo para mantener a las moléculas cerca unas de otras. Los líquidosson más densos y menos compresibles que los gases. Los líquidos tienenun volumen definido que es independiente de la forma y tamaño delrecipiente que los contiene. Las fuerzas atractivas no son suficientes

como para mantener a las moléculas vecinas en posición fija y lasmoléculas se mueven, de manera que los líquidos pueden vaciarse yasumen la forma del recipiente.

SólidosLas fuerzas intermoleculares entre moléculas vecinas son ahora

suficientemente grandes para mantenerlas en posiciones fijas unasrespecto a las otras. Los sólidos (como los líquidos) no son compresiblesdebido a la ausencia de espacio entre las moléculas vecinas. Si lasmoléculas en un sólido adoptan un empaquetamiento ordenado, se diceque la estructura de las moléculas es cristalina. Debido a la magnitud de

http://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo

http://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO

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http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo

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las fuerzas intermoleculares entre moléculas vecinas, los sólidos sonrígidos.

PLASMA (CUARTO ESTADO)

Se presenta a altas temperaturas (temperaturas producidas en losprocesos de fusión nuclear). Es un gas ionizado, formado por ionespositivos y electrones que se mueven a altas velocidades. Es undisolvente universal (disuelve todo lo que toca) y es la forma deagregación de la materia más común en el universo (Sol y estrellas).

CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN (BEC ó CBE) (QUINTO ESTADO)

Se presenta a temperaturas muy bajas (aprox. 1,7 x 10 -7 K). Se logramediante la técnica de enfriamiento por Láser. Formado por el

condensado de átomos gaseosos de ciertos elementos, los cuales nodejan espacios entre ellos, es decir, no hay átomos individuales. Estafase de agregación de la materia se conoce a partir de 1995, cuando enLa Universidad de Colorado, se preparó el primer BEC formado porátomos de rubidio (Rb).

Otros condensados se han obtenido en la Universidad de Rice, en1995 (BEC de átomos de litio), y en el Instituto Tecnológico deMassachussets, en 1998 (BEC de átomos de hidrógeno).

Volatilidad de una sustancia

La volatilidad en el contexto de la química, la física y la termodinámica esuna medida de la tendencia de una sustancia a pasar a vapor. Se hadefinido también como una medida de la facilidad con que una sustanciase evapora. Aunque por lo general se aplica a líquidos, la volatilidad se puede aplicara materiales sólidos como el hielo seco (sólido de dióxido de carbono y elcloruro de amonio, que pueden cambiar directamente de sólido a vapor

sin convertirse en líquido.Es un concepto que manejamos a veces de manera intuitiva, sabemospor ejemplo que la gasolina, el kerosene, la acetona son líquidos muyvolátiles, que debemos mantenerlos cerrados y a temperaturas bajas si noqueremos perderlos por evaporación. Otros como el agua son menosvolátiles.La volatilidad está íntimamente relacionada con un concepto fisicoquímicomuy importante que es la Presión de Vapor.



Presión de Vapor de una Sustancia

Los sólidos y los líquidos generan vapores. Consideremos un recipientecerrado que contiene una sustancia en fase líquida, este líquido como

toda sustancia está constituido por moléculas (bolitas negras), queposeen cierta energía cinética (Ec) que las mantiene en constantemovimiento, Este movimiento errático, hace que se produzcan choquesentre ellas, de estos choques las moléculas intercambian energía, tal ycomo hacen las bolas de billar al chocar, algunas aceleran, mientras otrasse frenan (al aumentar la velocidad de una molécula ella aumenta su Ec).En este constante choque e intercambio de energía, algunas moléculaspueden alcanzar tal Ec, que si están cerca de la superficie pueden saltardel líquido (bolitas rojas) al espacio cerrado exterior como gases. A esteproceso de conversión lenta de los líquidos a gases se les llamaevaporación.

líquido tienen una Ec promedio.

la fase vapor.

algunas moléculas de vapor regresarán a la fase condensada(condensación) y llegará un momento en que se alcance un equilibrio, enel que se igualen las velocidades de condensación y de vaporización.

Mientras más volátil es un sustancia, mayor será su presión de vapor y

menor su temperatura de ebullición



En este punto se puede definir la presión de vapor de la manera siguiente:Presión de vapor (Pº): Para una temperatura dada, es la presión queejerce la fase gas de una sustancia pura, en equilibrio con su fasecondensada. Es una constante fisicoquímica característica de cada

sustancia.

¿De qué factores depende la Pº?

De la naturaleza química de la sustancia pura. El valor de la presiónde vapor saturado de un líquido, da una idea clara de su volatilidad, loslíquidos más volátiles (éter, gasolina, acetona entre otros) tienen unapresión de vapor saturado más alta, por lo que este tipo de líquidos,confinados en un recipiente cerrado, mantendrán a la misma temperatura,un presión mayor que otros menos volátiles. Eso explica el porqué, atemperatura ambiente en verano, cuando destapamos un recipiente con

gasolina, notamos que hay una presión considerable en el interior,mientras que si el líquido es por ejemplo; agua, cuya presión de vaporsaturado es más baja, apenas lo notamos cuando se destapa elrecipiente. Las sustancias más vo láti les , presentan mayor presión devapor.

De la temperatura del sistema. Si colocamos un líquido poco volátilcomo el agua en un recipiente y lo calentamos, obtendremos el mismoefecto del punto anterior, es decir una presión notable al destaparlo. Larelación entre la temperatura y la presión de vapor saturado de lassustancias, no es una linea recta, en otras palabras, si se duplica latemperatura, no necesariamente se duplicará la presión, pero si secumplirá siempre, que para cada valor de temperatura, habrá un valor fijode presión de vapor saturado para cada líquido. La explicación de estefenómeno puede se basa en el aumento de energía de la moléculas alcalentarse. Cuando un líquido se calienta, estamos suministrándoleenergía. Esta energía se traduce en aumento de velocidad de lasmoléculas que lo componen, lo que a su vez significa, que los choquesentre ellas serán más frecuentes y violentos. Esfácil darse cuenta entonces, que la cantidad de moléculas que alcanzaránsuficiente velocidad para pasar al estado gaseoso será mucho mayor, ypor tanto mayor también la presión. La Pº aumenta conforme se

incrementa la temperatura.Temperatura de ebullición (Tbº): Es la temperatura a la cual la Pº de unlíquido, iguala la presión a la que se encuentra sometido el sistema.Cuando un líquido ebulle, la evaporación se realiza de manera violenta.En este punto si la presión externa es de 1 atm, se denomina temperaturade ebullición normal (TbN).



Relación entre la Presión de Vapor y la Temperatura Normal deEbullición

Cuanto mayor sea la presión de vapor de un líquido a una temperaturadeterminada, mayor es la volatilidad y es menor el punto de ebulliciónnormal del líquido. El gráfico de presión de vapor a la izquierda tiene losgráficos de las presiones de vapor frente a la temperatura de unavariedad de líquidos. Como puede verse en el gráfico, el agua tiene unpunto de ebullición normal (100 ° C), que es donde la curva de presión devapor del cruza la línea de presión horizontal de 760 torr (1 Atm) depresión de vapor absoluta.

Índice de Peligrosidad de una Sustancia

En la ingeniería ambiental, se maneja el concepto del Índice depeligrosidad (Ip) de una sustancia, que está determinado por el cocienteentre su Presión de vapor y su Concentración Máxima Permitida(CMP) en condiciones estándar (25ºC y 1 Atm). Este valor permiteconocer la posibilidad de usar las sustancias para cierta actividad. Si lasustancia es muy volátil (alta Presión de vapor) y tiene un CMP bajo, el Ipindicará que probablemente se encuentre en concentraciones peligrosasen fase gaseosa. Se pueden evaluar entonces, Ip de cuerpos de aguacontaminados, Ip de sustancias almacenadas, entre otros casos.



Evaluación del peligro

PELIGROS FISICOQUÍMICOS El incendio y la explosión constituyen los principales peligros dentro de

este grupo. La inflamabilidad de una sustancia, vendrá determinada por

su reactividad al entrar en contacto con el oxígeno. Sin embargo, el

incendio por vapores inflamables sólo se puede producir cuando se

mezclan con el aire y oxígeno en ciertas proporciones.

La evaluación del peligro se define por los porcentajes de concentración

mínimos (límite inferior) y máximos (límite superior) en aire de un gas o

vapor inflamable (% de volumen) entre los que la sustancia puede arder o

explotar en contacto con un punto de ignición. Por debajo o por encima de

estos límites no tiene lugar la ignición de la mezcla vapor-aire (oxígeno).

En caso de no conocer uno de los límites de inflamabilidad, se suele

indicar con un interrogante.

Las sustancias más peligrosas son aquellas cuyo límite inferior de

inflamabilidad es < 5%. Por ejemplo, el amoníaco con un límite deinflamabilidad del 15 %, aunque en teoría es considerado inflamable, no

suele generar incendios.

Descripción de frases R – riesgos específicos

R1 Explosivo en estado en seco.

R2Riesgo de explosión por choque, fricción, fuego u otras

fuentes de ignición.R3

Alto riesgo de explosión por choque, fricción, fuego u otrasfuentes de ignición.

R4 Forma compuestos metálicos explosivos muy sensibles.

R5 Peligro de explosión en caso de calentamiento.

R6 Peligro de explosión en contacto o sin contacto con el aire.

R7 Puede provocar incendios.

R8 Peligro de fuego en contacto con materias combustibles.



R9 Peligro de explosión al mezclar con materias combustibles.

R10 Inflamable.

R11 Fácilmente inflamable.

R12 Extremadamente inflamable.

R14 Reacciona violentamente con el agua.

R15Reacciona con el agua liberando gases extremadamenteinflamables.

R16 Puede explosionar en mezcla con sustancias comburentes.

R17 Se inflama espontáneamente en contacto con el aire.

R18 Al usarlo pueden formarse mezclas aire-vaporexplosivas/inflamables

R19 Puede formar peróxidos explosivos.

R30 Puede inflamarse fácilmente al usarlo.

R44 Riesgo de explosión al calentarlo en ambiente confinado.

PELIGROS ECOTOXICOLÓGICOS

Se deben describir todos los posibles efectos de cara al impacto medio

ambiental del producto químico.

Es conveniente realizar una evaluación sistemática a nivel comunitario, de

los riesgos que presentan las sustancias químicas.

La preocupación social por el impacto sobre el medio ambiente –capa de

ozono o el ecosistema acuático, entre otros muchos- de los productos,

sustancias y preparados químicos es cada mayor en nuestra sociedad.

Las propiedades tóxicas para los seres vivos, lo persistente en el medio

ambiente y la materia bioacumulable entrañan los principales riesgos para

el medio ambiente.

Efectos sobre el medio ambiente

R50 Muy tóxico para los organismos acuáticos.

R51 Tóxico para los organismos acuáticos.

R52 Nocivo para los organismos acuáticos.

R53Puede provocar a largo plazo efectos negativos en elmedio ambiente acuático.



R54 Tóxico para la flora.

R55 Tóxico para la fauna

R56 Tóxico para los organismos del suelo

R57 Tóxico para las abejasR58

Puede provocar a largo plazo efectos negativos en elmedio ambiente

R59 Peligroso para la capa de ozono



Cambios de Fase

Las fases son los estados de la materia, que pueden existir en equilibrio yen contacto térmico simultáneamente. Los cambios de fase ocurrencuando alguna de las variables termodinámicas cambia (P, V o T), comoconsecuencia de la acción de agentes externos o internos. EnFísicoquímica se denomina cambio de estado a la evolución de unmaterial entre las fases, sin cambiar su composición química.

Fusión: Proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia,de sólido a líquido. Cuando se calienta un sólido, se transfiere energía alos átomos, que vibran con mayor rapidez. Se observa en la naturaleza en

el ciclo de agua.

Solidificación: proceso físico que consiste en el cambio de estado delíquido a sólido. Es el proceso inverso a la fusión. En general el volumende los líquidos disminuye al solidificarse, pero en pocos casos (como elagua) el volumen aumenta. Al descongelarse los glaciares, el nivel delagua aumenta y pueden producirse inundaciones.

Sublimación: Es el proceso que consiste en el cambio de estado de lamateria de estado sólido a gaseoso, sin pasar por el estado líquido. Unasustancia común de sublimarse es el hielo seco. Es importante notar queestas sustancias capaces de sublimar tienen Presión de vapor.

Sublimación inversa o deposición: Es el proceso inverso a lasublimación, es decir, el paso directo de gas a sólido. Por ejemplo,cuando se producen vapores al calentarse cristales de yodo y luego sepone sobre ellos un objeto que está muy frío; entonces, los vapores setransformarán nuevamente en cristales de yodo. Históricamente lapalabra sublimado se refirió a las sustancias formadas por deposición apartir de «vapores» (gases), como el «sublimado corrosivo», cloruromercúrico, formado por alteración de los calomelanos cristalizados

obtenidos durante las operaciones alquímicas. Cualquier sustancia pura



puede sublimarse, esto debido a condiciones de presiones superiores ytemperaturas inferiores a la que se produce dicha transición. En lanaturaleza la sublimación inversa se observa en la formación de la nieve ode la escarcha. Las partículas partiendo de las cuales se produce la

acreción o acrecimiento planetario, se forman por sublimación inversa apartir de compuestos en estado gaseoso originados en supernovas.

Ebullición: La ebul l ic ión es el proceso físico en el que un líquido pasa aestado gaseoso. Se realiza cuando la temperatura de la totalidad dellíquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión. Si secontinúa calentando el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar latemperatura: el calor se emplea en la conversión del agua en estadolíquido en agua en estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masapasa al estado gaseoso. En ese momento es posible aumentar latemperatura de la masa gaseosa.

Evaporación: La evaporación es el proceso físico por el cual unasustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquiridoenergía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de laebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo másrápido cuanto más elevada aquélla. No es necesario que toda la masaalcance el punto de ebullición. La evaporación es un fenómeno importantee indispensable en el ciclo de la vida cuando se trata del agua, que setransforma en nube y vuelve en forma de lluvia, nieve, niebla o rocío.

Diagrama de fase

En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama defase a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estadosde la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitarel estudio del mismo. Cuando en una de estas representaciones todas lasfases corresponden a estados de agregación diferentes se sueledenominar diagrama de cambio de estado.

Diagrama de fase de una sustancia pura Los diagramas de fase más sencillos son los de presión - temperatura

de una sustancia pura, como puede ser el del agua. En el eje deordenadas se coloca la presión y en el eje de abscisas la temperatura.Generalmente, para una presión y temperatura dadas, el cuerpo presentauna única fase excepto en las siguientes zonas:1. Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados sólido,líquido y gaseoso. Estos puntos tienen cierto interés, ya que representanun invariante y por lo tanto se pueden utilizar para calibrar termómetros2. Los pares (presión, temperatura) que corresponden a una transición de

fase entre:

http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencia_de_materiales

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materia


http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n



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a) dos fases sólidas (cambio alotrópico)b) entre una fase sólida y una fase líquida: fusión - solidificación;c) entre una fase sólida y una fase vapor (gas): sublimación - deposición(o sublimación inversa);

d) entre una fase líquida y una fase vapor: vaporización - condensación (olicuefacción).Es importante señalar que la curva que separa las fases vapor-líquido

se detiene en un punto llamado punto crítico. Más allá de este punto, lamateria se presenta como un fluido supercrítico que tiene propiedadestanto de los líquidos como de los gases.

En la Figura siguiente se observa un típico diagrama de fases de unasustancia pura. . Es posible definir varios términos familiares enreferencia a un diagrama de fases:1. Si T y P corresponden a un punto sobre la curva de equilibrio vapor-líquido para una sustancia, P es la presión de vapor de ésta a

temperatura T, y T es el punto de ebullición (de manera más precisa, latemperatura del punto de ebullición) de la sustancia a la presión P.2. El punto de ebullición de una sustancia a P = 1 atm es su punto deebullición normal. Análogamente se define el punto normal de ____ paralos otros cambios de estado.3. Si (T, P) está sobre la curva de equilibrio sólido-líquido, entonces T esel punto de fusión o el punto de congelación a presión P.

Diagrama de fases de una sustancia pura

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_cr%C3%ADtico

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4. Si (T, P) cae sobre la curva de equilibrio sólido-vapor, entonces P es lapresión de vapor del sólido a temperatura T y T es el punto desublimación ó de deposición a presión P.5. El punto (T, P) en el cual pueden coexistir las fases sólida, líquida o de

vapor, se denomina punto triple de la sustancia.6. La curva de equilibrio vapor-líquido termina en la temperatura crítica yla presión crítica (Tc y Pc). Es imposible que coexistan dos fases distintaspor encima y hacia la derecha del punto crítico.

DIAGRAMA DE FASES DEL CARBONO



Variables o magnitudes extensivas Este tipo de variables varían cuando la cantidad de materia presente

en un sistema cambia; a este grupo de magnitudes extensivas pertenecenla masa, el volumen y la energía.

Variables o magnitudes intensivas Las variables intensivas no se alteran cuando la masa o la cantidad de

sustancia de un sistema se varían. A estas variables intensivaspertenecen la temperatura y la presión, así como todas las magnitudes,que se expresan por unidad de masa o de mol, como la densidad.

Regla de las fases de Gibbs

Esta regla define los grados de libertad que posee el sistema

dependiendo del tipo de variables que consideremos. Establece lasiguiente relación:

F = C - P + 2

dondeF = número de grados de libertadC = número de componentesP = número de fases presentes2 = es el número de variables de estado del sistema (temperatura ypresión)

En los casos experimentales para los cuales el efecto de la variación de lapresión es despreciable, se establece que: P = 1 atm = constante durantetodo el experimento. Así pues, la regla de las fases queda establecidapara nuestros propósitos empíricos como:

F = C - P + 1

A continuación un ejemplo de esta ecuación:1. Si tenemos una sustancia pura y nos situamos en su punto de fusión:

C=1, P=2 (sólido + líquido). Así, F=0, con lo que podemos deducir que elpunto de fusión es un punto fijo que se da a una temperatura y presiónfijas.2. Si nos situamos en el punto donde coexisten dos fases: C=2, P=2,obtenemos que F=1. Tenemos un único grado de libertad, es posiblemantener la microestructura de 2 fases mientras se modifica latemperatura del material (en un rango limitado).3. Cuando nos situamos en la región donde hay una sola fase a unacomposición intermedia: C=2, P=1, es por esto que: F=2, tenemos dosgrados de libertad, podemos variar tanto la temperatura como lacomposición en un rango limitado manteniendo la microestructura.

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