CONCEPTOS BÁSICOS: FASES Y TRANSICIONES DE FASE Equilibrio de Fases CONCEPTOS BÁSICOS: FASES Y TRANSICIONES DE FASE Fase: Porción homogénea de un sistema. Las propiedades macroscópicas intensivas son idénticas en cualquier punto del sistema Sistema homogéneo: Formado por una fase. Sistema heterogéneo: Formado por más de una fase. Un solo componente (sustancia pura) Varios componentes

Transición de fase: Conversión de una fase en otra. Gas Líquido Sólido Sublimación Vaporización Fusión Condensación Solidificación Deposición

Equilibrio de Fases  P  T Sistema de un componente Aspecto cualitativo Sistema de un componente Dos fases en equilibrio (P,T) P T   dG = V dP - S dT Recordar que G es función de T y P Aplicado a cada una de las fases

A) Variación de G con T a P constante (dGs/dT)P= -Ss Recordar: Sg>>Sl>Ss (dG/dT)P= -S (dGl/dT)P= -Sl (dGg/dT)P= -Sg Gs=Gl G Gas Líquido Sólido Tfusión T ebullición Gl=Gg Punto de ebullición normal: Temperatura a la que la presión de vapor del líquido es igual a la presión normal. T Punto de fusión normal: Temperatura a la que funde el sólido si la presión es la normal.

B) Variación de G con P a T constante (dGs/dP)T= Vs Recordar: Vg>>Vl>Vs Excepción agua Vg>>Vs>Vl (dG/dP)T= V (dGl/dP)T= Vl (dGg/dP)T= Vg G Gas Líquido Sólido Tf1 Tf2 Te1 Te2 P1 P2>P1 P2 Te2 > Te1 Tf2 > Tf1 T Excepción agua

Monte Kilimanjaro (Tanzania) 5895 m de altitud, P = 350 mmHg ¿Cómo varía la presión de vapor con la temperatura? consecuencias Monte Kilimanjaro (Tanzania) 5895 m de altitud, P = 350 mmHg Teb (agua) = 79ºC Olla a presión P » 2 atm Teb (agua) » 120ºC a) Éter dietílico, b) benceno, c) agua, d) tolueno, e) anilina

Equilibrio de Fases dG = VdP - SdT Aspecto cuantitativo Ecuación de Clapeyron Sistema de un componente – dos fases en equilibrio:  y  condición de equilibrio Cambio infinitesimal dG = VdP - SdT

Ecuación de Clapeyron (diferencial) T   a P y T ctes, S = H / T Ecuación de Clapeyron (diferencial)

Excepciones: H2O, Ga, Bi V < 0  curva de pendiente negativa Curva de pendiente positiva líquido  gas En general, curva de pendiente positiva Excepciones: H2O, Ga, Bi V < 0  curva de pendiente negativa sólido  líquido La pendiente es mayor que en el resto de transiciones porque V es pequeño Curva de pendiente positiva sólido  gas

Ecuación de Clapeyron Integrada si H y V cte en el rango de T y P

Equilibrio líquido-vapor y sólido-vapor CASO PARTICULAR DE LA ECUACIÓN DE CLAPEYRON ECUACION DE CLAUSIUS-CLAPEYRON Equilibrio líquido-vapor y sólido-vapor y si el gas se comporta como gas ideal ln P = - (H/R) 1/T + cte Si H=cte dP/P = (H/R) dT/T2 Ecuacion integrada de Clausius-Clapeyron Ecuacion diferencial de Clausius-Clapeyron

Diagrama de fases del CO2 (comportamiento general) dP/dT > 0 Curvas de presión de vapor

Diagrama de fases del agua (excepción) fusión cristalización dP/dT < 0 condensación evaporación sublimación vaporización