29 Teorico 29 Equilibrio de fases I Dr Fraga

FISICOQUIMICA 2014
Clase Teórica 29
29 de Octubre

Transformaciones físicas de sustancias puras
Equilibrio de fases
Química Física, Octava Edición, P. W. Atkins y J. de Paula
Editorial Médica Panamericana, Buenos Aires, 2008.
Cap. 4. Transformaciones físicas de sustancias puras
4.1. Diagramas de fases
4.2. Límites de las fases
Estabilidad de fases y transiciones de fase
4.4. El criteriotermodinámico del equilibrio
4.5. La dependencia de la estabilidad de las condiciones
4.6. La ubicación de los límites de las fases

Fases y transiciones
de fase

P,T < 0
Criterio de espontaneidad de la
transición de fase

LÍQUIDO

Una fase de una sustancia es una
forma (ordenamiento) de la materia
que es uniforme tanto en su
composición química como en su
estado físico.

SÓLIDO

A una presión, latransición de fase se
produce a la temperatura de transición
que es característica de cada
sustancia.

LÍQUIDO

Tf
SÓLIDO

Ts

Tv
GAS

P determinada

Criterio termodinámico de
equilibrio de fases

1

¿Por qué se produce una
transición de fase?
El potencial químico de las sustancias puras ()
coincide con la energía libre de Gibbs (G) molar
a P y T constantes

GAS

μ

2

Independientemente del número
defases presentes, en el
equilibrio, el potencial químico
de una sustancia es el mismo en
toda la muestra,

μ

3

= μ1  2  3  4

4

Potencial químico estándar en función
de la temperatura
sólido

gas

líquido

dG = VdP - SdT

Potencial quimico

¿Qué indica la pendiente de
cada recta?
¿Cómo definimos la fase más
estable a una temperatura?
¿Qué significan los puntos de
intersección entre dosrectas?

Tf

Te

1. ¿Qué indica la pendiente de cada recta (μ vs. T)?

¿Cómo se afecta este diagrama
al modificarse la presión?

Y las trasladamos al potencial químico (μ) como G molar

d = VdP – SdT

( / T)P = – Sm
( / P)T = Vm

Temperatura

1

La dependencia del potencial químico con la
temperatura es función de la entropía molar de la fase
sólido

2. ¿Cómo definimos la fase más estable auna
temperatura?

gas

líquido

P,T < 0 Criterio de espontaneidad

Potencial quimico

( / T)P = – Sm

final  inicial < 0

la pendiente es negativa

final < inicial

S será siempre positivo

Sm(g) > Sm(l) >Sm(s)
Tf

Por lo tanto el sistema debe evolucionar de

inicial

Te
Temperatura

(mayor)

La fase más estable es la que tiene menor 

final
(menor)

Que significan los puntos deintersección entre dos rectas?

(a P y T determinados)
sólido

gas

líquido

Potencial quimico

T1

T1

Tf

T2

líquido > sólido

T2

sólido > líquido

T3

líquido > gas

Temperatura

T3

4. ¿Cómo se afecta este diagrama al modificarse la presión?

Te

A Tfusión

sólido = líquido

A Tebullición

líquido = gas

Los puntos de intersección entre
dos rectas corresponde a las
transiciones defase.

Temperatura

La dependencia del potencial químico con P es función del volumen molar de la fase

Líquido

d = VdP – SdT

( / T)P = – Sm

Respuesta de la fusión frente a
la presión aplicada
( / P)T = Vm
Vm siempre es positivo

( / P)T = Vm
La dependencia del potencial químico con la presión
es función del volumen molar de la fase

A las temperaturas de
transición de fase:
 esigual para las dos fases

Tf

Te

gas

líquido

Potencial quimico

sólido

Sólido

Un Vm mayor significa un mayor
efecto de la presión sobre el
potencial químico
Normalmente

Vm(s) < Vm(l)

La presión incrementa la Tfusión

2

Diagrama de fases

El H2O es la excepción: un aumento en P disminuye la Tfusión

Mapa de P y T

Vm(s) > Vm(l)

Límites de fase: valores de
P y T en los que coexisten
dos fasesen equilibrio
Puntos críticos y puntos de
ebullición

Sólido

Líquido

Puntos de fusión y puntos
triples
Regla de las fases

Puntos críticos y puntos de ebullición
Recipiente abierto
Producción de vapor (ebullición)

Puntos de fusión y puntos triples

Recipiente cerrado
Producción de fluído supercrítico
Punto crítico (T crítica)

En el punto triple
coexisten las tres fases.
La condición de...