Canvis d’estat de substàncies pures Tema 5 Canvis d’estat de substàncies pures

Equilibris Mecànic Tèrmic Material Equilibri de fases Equilibri químic Gasos Sòl/líquid En dissolució Mecànic Tèrmic Material Equilibri de fases Equilibri químic

Equilibris Mecànic Tèrmic Equilibri químic Material Equilibri de fases Gasos Sòl/líquid En dissolució Equilibri químic Material Equilibri de fases

CONTINGUT 1.- Conceptes bàsics. Fases i transicions de fases. 2.- Equilibri líquid-vapor. Corbes de pressió de vapor. 3.- Diagrames de fases.

1 CONCEPTES BÀSICS. FASES I TRANSICIONS DE FASES. Sistema homogeni: sistema al llarg del qual cada propietat macroscòpica intensiva és constant. Fase: Porció homogènia d’un sistema. Sistema heterogeni: Sistema format per dos o més fases. Només un component (substància pura) Diversos components

Transició de fase: Conversió d’una fase en una altra. Gas Líquid Sòlid Sublimació Vaporització Fusió Condensació Congelació Deposició

2 EQUILIBRI LÍQUID-VAPOR. CORBES DE PRESSIÓ DE VAPOR. ß Sistema obert Sistema tancat Quan la velocitat d’evaporació iguala la velocitat de condensació ß Equilibri entre les fases H2O (l) « H2O (g) Pressió del gas constant Equilibri dinàmic

Pressió de vapor d’un líquid: pressió exercida pel seu vapor quan els estats líquid i gasós estan en equilibri dinàmic. Substàncies Volàtils Pvapor alta a Tamb No volàtils Pvapor baixa a Tamb

Corbes de pressió de vapor Com varia la pressió de vapor amb la temperatura? a) Èter dietílic, b) benzè, c) aigua, d) toluè, e) anilina Corbes de pressió de vapor

És possible la formació de bombolles de vapor a l’interior del líquid. Quan bull un líquid? Quan Pvap = Pext És possible la formació de bombolles de vapor a l’interior del líquid. Punt d’ebullició Punt d’ebullició normal: temperatura a la qual la pressió de vapor del líquid és igual a la pressió d’1 atm.

Lectura alternativa de les corbes: El punt d’ebullició d’un líquid varia amb la pressió 23.8 25

Kilimanjaro (Tanzània) 5895 m d’altitud, P = 350 mmHg Conseqüències Kilimanjaro (Tanzània) 5895 m d’altitud, P = 350 mmHg Teb (aigua) = 79ºC

Aplicacions Olla ràpida P » 2 atm ß Teb (aigua) » 120ºC Temps de cocció més ràpids

La corba ens informa de situacions d’equilibri líquid-gas. 3 DIAGRAMES DE FASES. Corba de pressió de vapor d’un líquid (la pressió del vapor que està en equilibri amb el líquid a una certa T) La corba ens informa de situacions d’equilibri líquid-gas. Corba d’equilibri entre fases Cada punt ens dóna una parella de valors (P, T) per als quals existeix equilibri Si, a una certa P, T > Teb : La fase més estable és el gas. Si, a una certa P, T < Teb : La fase més estable és el líquid. Gas Líquid

Diagrama de fases per a l’aigua Tfus normal Teb normal Línia OC: Corba de l’equilibri líquid « gas (corba de Pvap) Línia OD: Corba de l’equilibri sòlid « líquid Línia OA: Corba de l’equilibri sòlid « gas

Punt O: Punt triple (coexisteixen les tres fases en equilibri) PPT y TPT són característiques de cada substància (aigua: PPT = 4.58 mmHg; TPT = 0.01ºC) PR: sòlid ® fusió ® líquid ® vaporització ® gas Quan P < PPT Þ ST: sòlid ® sublimació ® gas

Sublimació: Aplicacions Liofilització: deshidratació a baixa pressió Congelar cafè mòlt Disminuir la pressió L’aigua sòlida passa a aigua gas, que s’elimina. Avantatges: * Evita l’assecatge per escalfament (destruiria molècules del sabor) * Evita que es faça malbé (en absència d’aigua no creixen bacteris)

Utilitat: efectes de fum i boira Diagrama de fases per al CO2 Corba punt fusió: Pendent positiu Com PPT > 1 atm Sublima Utilitat: efectes de fum i boira CO2 (s): gel sec

C: punt crític Ascendint per la corba L«G Característic de cada substància (aigua: Tc = 374ºC, Pc = 218 atm) Ascendint per la corba L«G Augmenta rgas i disminueix rlíq En C: rgas = rlíq

Més enllà del punt crític ß Fluid supercrític Conseqüència: Per a T > Tc la substància gasosa no es pot liquar, per més pressió que apliquem. [p.ex.: Tc (O2) = -118ºC. A Tamb és impossible liquar-lo]. Aplicació: CO2 supercrític s’utilitza per extraure la cafeïna del cafè.