Tema 10: EQUILIBRIO DE FASES

Conceptos Previos Energética de los cambios de fasesDiagrama P-TEquilibrio Líquido – Sólido

Equilibrio Líquido – Gas

Ecuación de Clapeyron

Ecuación de Clausius - Clapeyron

Fase: Porción homogénea de un sistema. Las propiedades macroscópicas intensivas son idénticas en cualquier punto del sistema

Varios componentes Un solo componente (sustancia pura)

Sistema homogéneo: Formado por una fase.

Conceptos Previos

Sistema heterogéneo: Formado por más de una fase.

Gas

Líquido

Sólido

Sublimación

Vaporización

Fusión

Condensación

SolidificaciónDeposición

∆Hvap>0

∆Hfus>0

∆Hsub>0∆Hcond<0

∆Hdep<0

∆Hsol<0

Energética de los cambios de fases

Curvas de Presión de Vapor vs T

Temperatura de fusión a P

Punto de ebullición normal:Temperatura a la que la presiónde vapor del líquido es igual a la presión de 1 atm

Punto de fusión normal:Temperatura a la que funde el sólido si la presión es de 1 atm

Diagrama P-T

Temperatura de ebullición a PTemperatura de ebullición a P

CO2

Equilibrio Líquido - Sólido

dPdT

d dS L

L s⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

< ⇒ >↔

0

dPdT

d dS L

L s⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

> ⇒ <↔

0

H2O

Equilibrio Líquido - Sólido

●

●●

●

●

Equilibrio Líquido - Gas

Hielo seco

PT > 1 atmSólido → GasSublimación

P (atm)

T (ºC)

Punto crítico

Punto tripleE

● G

●

● F

● G

●

● F

Equilibrio Líquido - Gas

v evaporación = v condensación

EQUILIBRIO DE FASES ( Líquido↔ Gas)

Sistema cerrado- T +

- +Pv

L L

G G

Fluido supercrítico

Al ascender por la curva L G

aumenta dgas y disminuye dlíq

En el punto crítico: dgas = dlíq

Diagrama P-V

T1 > Tc Comportamiento gas ideal

T3 <Tc se observa cambio de fase

Líquido ↔ Gas

GAS

Líquido

Líquido ↔ GasPv

Pv T3

●● ●1 2 3

1 2

3

L

L

L

GG

G

Diagrama P-V

Ecuación de Clapeyron

líquido → gas HΔ > 0VΔ > 0

dPdT

sólido → gas HΔ > 0

VΔ > 0

dPdT

Δ=

Δd P Hd T T V

Curva de pendiente positiva

Curva de pendiente positiva

Δ HΔV

= Entalpía de cambio de fase

= Cambio de volumen

sólido → líquido HΔ > 0VΔ > 0

En general,curva de pendiente positiva

dPdT

Excepciones: H2O, Ga, Bi ΔV < 0 ⇒ curva de pendiente negativa

líquido → gas HΔ > 0VΔ > 0

dPdT

Curva de pendiente positiva

Ecuación de Clausius - Clapeyron

Δ = − ≈g l gV V V Vy si el gas se comporta como gas ideal

2

Δ Δ Δ= = =

Δ g

dP H H P HdT RTT V TV

Ecuación de Clausius-Clapeyron

2 2

1 12ln ≈ Δ∫ ∫

P T

P T

dTd P HRT

si ΔT pequeño

ΔH=cte

V RTPg =

d PdT

HRT

ln=

Δ2

lnPP

HR T T

2

1 2 1

1 1≈ − −

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

Δ

Equilibrio líquido-vapor y sólido-vapor

Equilibrio Líquido - GasSi Pv = Pext es posible la formación de burbujas de vapor

EBULLICIÓNTebullición es la temperatura a la que Pv = PextSistema abierto

a) Éter dietílico, b) benceno, c) agua, d) tolueno, e) anilina

P vapor TebulliciónLíquidos volátiles

Para un mismo líquido

si Pext disminuye Tebullición disminuye