estados de la materia y cambios de fase

estados de la materia y cambios de fase
sublimación
fusión
evaporación
Calentar o
reducir presión
Calentar
Enfriar o
comprimir
Enfriar
congelación
condensación
deposición
Sólido cristalino
Ordenamiento de partículas
(moléculas o iones) ubicadas en
posiciones fijas; partículas muy
juntas; sólo vibraciones
Líquido
Desorden parcial; moléculas
muy juntas; poco espacio vacío;
moléculas o agregados libres de
moverse
Gas
Desorden total; grandes distancias entre moléculas; mucho espacio vacío; completa libertad de
movimiento
Cuerpo incompresible y rígido
Fluido incompresible
Fluido compresible
Temperatura de ebullición normal (ºC)
estados de la materia y cambios de fase
H2O(s)
H2O(l)
diamante
grafito
Masa molar (g/mol)
CO2(s)
equilibrio líquido-vapor
NaCl
líquidos y sólidos
CsCl
sólidos cristalinos y fuerzas intermoleculares
Sólidos moleculares
Fuerzas de van der Waals, puente hidrógeno
Punto de fusión menor que 300ºC: H2O, 0ºC; CO2, -78ºC
Sólidos iónicos
Unión iónica (algunas sales poseen fuerte carácter covalente)
Punto de fusión alto (en especial iones pequeños y de alta carga)
Sólidos covalentes
Unión covalente
Puntos de fusión muy altos
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ +
+ + +
Sólidos metálicos
Metales y aleaciones; alta conductividad eléctrica y térmica
Puntos de fusión mayores para elementos de transición centrales
equilibrio líquido-vapor
1 bar
60ºC
0,2 bar
60ºC
1 bar
100ºC
1 bar
100ºC
1.0
ln (P / bar)
P / bar
0.0
P = A exp(- B / T)
0.8
0.6
0.4
0.2
-2.0
-4.0
ln P = ln A - B / T
0.0
0
50 60
T / oC
100
-6.0
0.0025
0.0030
(T / K)-1
0.0035
ecuación de Clausius-Clapeyron
T
0 = ∆Gvap = ∆Hvap - T∆Svap
(P y T constantes)
∆Svap(P1) = ∆Hvap / T1
Te
P y T constantes
Q
P
T
∆Svap(P2) = ∆Hvap / T2
∆Svap(P2) − ∆Svap(P1) ≈ Svap(P2) − Svap(P1)
= − R ln (P2/P1)
R ln (P2/P1) = − ∆Hvap (1/T2 − 1/T1)
Q
ln P = ln A - B / T
→
B = ∆Hvap / R
diagrama Presión-Temperatura
P/bar
218
L
1
L
punto
crítico
evaporación
condensación
L
G
S
0.006
G
R ln (P2/P1) = − ∆Hvap (1/T2 − 1/T1)
punto
triple
0 0.0098 100 374
T/°C
(273,15 K) (273,16 K)
sublimación
deposición
S
G
Ecuaciones de
ClapeyronClausius
P / bar
1.0
R ln (P2/P1) = − ∆Hsub (1/T2 − 1/T1)
0.5
0.0
0
50
T / oC
100
fusión
congelación
dP / dT = ∆Svap / ∆Vvap = ∆Hvap / T∆Vvap ≈ ∆Hvap / TVG
dP / dT ≈ ∆Hvap P / RT
→ ecuación de Clausius-Clapeyron
L
S
dP / dT = ∆Sfus / ∆Vfus → ∞
Ecuación de Clapeyron
diagrama Presión-Temperatura
CO2
S
1288
73
5,11
1
P / bar
líquido
sólido
vapor
− 78,2 − 56,6
T / °C
rómbico
25,0 31,1
líquido
monoclínico
3,6 × 10−5
5,7 × 10−6
vapor
95,4
119 151
T / °C
H2O
P / MPa
P / bar
67
L
Ih
líquido
T / ºC
G
regla de las fases
1 fase
(V = 2)
P
es
2 fas
V=1
1 fase
(V = 2)
S
s
se
a
f
1)
2
=
(V
L
s
se )
a
f
1
2
=
V
(
punto triple
3 fases
(V = 0)
G
punto
crítico
(V = 0)
1 fase
(V = 2)
V=C–F+2–R
V = no. de variables indep.
C = no. de componentes (1)
F = no. de fases (1 a 3)
R = no. de restricciones
(1 en el punto crítico)
1 fase
(V = 2)
T
diagrama Presión-Volumen
(diagrama de Andrews)
P
punto
crítico
L
P1
L
G
T1
P1
T1
G
T
P
P1
T1
V
Punto crítico del benceno
http://jchemed.chem.wisc.edu/jcesoft/cca/
CCA2/MAIN/BENZENE/CD2R1.HTM
300,7°C
307,4°C
309,2°C