Cambios de Fase

CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
Fase:
Fase: parte homogénea de un sistema separada
de otras partes del mismo por límites bien definidos
¿Por qué estudiamos los cambios de fase?
9Las propiedades de la materia dependen de su estado
de agregación.
9Algunas propiedades de las sustancias dependen de
la facilidad con que éstas puedan cambiar de estado.
Una sustancia pura puede formar un sistema heterogéneo.
Las fases corresponden a los diferentes estados de
agregación.
Cambios de fase: conversión entre los distintos estados.
Mediante variaciones de P y T
9Modificando los valores de T y P es posible lograr el
pasaje de un estado de agregación a otro.
Los cambios en T y P pueden conducir a cambios
en las propiedades de los sistemas.
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
S
L
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
G
T
P
9Todo cambio de fase va acompañado de un cambio de
energía en el sistema.
9Para que se produzca el pasaje a un estado menos
ordenado es necesario suministrar energía al sistema.
9Cuanto mayor sea la intensidad de las fuerzas
intermoleculares, mayor será la energía necesaria para
lograr el cambio de fase.
F. Atrac. > F. Repul.
F. Atrac. ≈ F. Repul.
F. Atrac.< F. Repul.
Aumenta T: ↑ E. cinética => S → L → G
9Inversamente, el pasaje a a un estado más ordenado
está acompañado por la liberación de energía del sistema
al medio.
Aumenta P: ↑ Fza. Atracción => G → L → S
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
Los cambios de fase
Fusión
Sólido
Vaporización
Líquido
Solidificación
(congelación)
Aumento de la energía y el desorden
Líquido
Gas
Condensación
Aumento de la energía y el desorden
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CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
Sublimación
Sólido
Gas
Deposición
(sublimación)
Aumento de la energía y el desorden
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Vaporv3.swf
Partiendo de la fase líquida, inicialmente
sólo tendremos vaporización
Al aumentar la concentración de moléculas en la
fase vapor se favorece el inicio de la condensación
Al cabo de un determinado tiempo, se establece
un equilibrio dinámico entre los dos procesos
vvaporización = vcondensación
Presión de vapor : presión que ejerce la fase vapor sobre
la fase líquida cuando se ha alcanzado el equilibrio.
La presión depende del número de partículas gaseosas
presentes y aumenta con la temperatura
Presión de vapor
El equilibrio líquido-vapor
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
Curva de equilibrio L-V
o Curva de P de vapor
Temperatura
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
Punto de ebullición: temperatura a la cual la presión
vapor de un líquido iguala a la presión externa.
P vapor
Punto de ebullición normal: caso particular en el que la
presión externa es de 1 atm.
Las curvas de P de vapor para distintas sustancias son
diferentes.
Dependen del tipo de fuerzas intermoleculares
1 atm.
Teb
Temperatura
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A mayor intensidad de las fuerzas intermoleculares:
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
Si se suministra calor a una sustancia en estado sólido
9Menor presión a una dada temperatura (menor cantidad de
moléculas en fase vapor)
9Se requiere una mayor temperatura para alcanzar una
determinada presión.
A mayor presión de vapor
Menor temperatura de
ebullición
Mayor “volatilidad”
F. Intermoleculares más
débiles.
Mientras existan simultáneamente dos fases, la
temperatura se mantendrá constante
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
Diagrama de fases: gráfica de P vs T que resume las
condiciones de estabilidad de las diferentes fases de un
sistema y de equilibrio entre ellas.
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Curva AB : equilibrio
sólido-gas
Curva AC : equilibrio
sólido-líquido
Curva AD : equilibrio
líquido-gas
Punto triple (A) : condiciones de T y P en las cuales
coexisten los tres estados de agregación de la sustancia.
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Temperatura crítica :
temperatura más alta a la
cual puede existir una
sustancia en estado líquido.
Pc
Tc
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Los diagramas de fases pueden ser extremadamente
complicados
Temperatura por encima de
la cual la fase gaseosa no
puede licuarse por simple
compresión
Presión crítica : presión mínima que debe aplicarse
a un gas para poder licuarlo a la temperatura crítica
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CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
CAMBIOS DE FASE O DE ESTADO
Diagrama de fases del agua
Sistema: agua
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Utilidad de un diagrama de fases
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Para el CO2
Variación del Teb con P
Variación del Tfus con P
Secado por
congelación/sublimación
(liofilización)
P atm →
CO2 sólido = Hielo seco
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