Diagrama De Fase Binomial O De 2 Componentes

DIAGRAMA DE FASE BINOMIAL O DE 2 COMPONENTES
Al existir dos componentes en el sistema en consideración la regla de las fases queda:
F + P = 4
Luego, para representar gráficamente el campo de estabilidad de una región homogénea (monofásica) se requieren 3 variables, lo que hace necesario el sistema en un diagrama tridimensional.
Por lo tanto:
* 1 fase: bivariante (F=2)
* 2 fases:univariante (F=1)
* 3 fases: invariante (F=0)
Por conveniencia se suelen mantener P o T constantes y se representa gráficamente un sistema de fases bidimensionales, que es un corte transversal de la representación tridimensional.
1. Equilibrio líquido-vapor:
A )Disolución ideal a temperatura constante:
Sean dos líquidos A y B que forman una disolución ideal. Se mantiene la temperatura fija enun valor T por encima de los puntos de congelación de A y de B. Se representará la presión P del sistema frente a xA, la fracción molar de uno de los componentes. xA es la fracción molar global de A en el sistema, es decir:

Donde nA,l y nA,v son el número de moles de A en la fase líquida y vapor, respectivamente.
Para un sistema cerrado, xA es constante, aunque nA,l y nA,v puedenvariar.Suponiendo que el sistema se encuentra en el interior de un cilindro cerrado por unpistón, que a su vez está inmerso en un baño termostático. En un instante inicial se supondrá que la presión externa es tan elevado como para que el sistema sea totalmente líquido (punto C). Al disminuir la presión por debajo de ese punto, se alcanza un valor tal que el líquido comienza a evaporarse (punto D). En esepunto el líquido posee una composición xA,l que es igual a xA, ya que sólo se ha evaporizado una cantidad infinitesimal de líquido.

El diagrama de fase líquido-vapor de P frente a xA a temperatura constante para dos líquidos que forman una disolución ideal presenta tres regiones. En cualquier punto por encima de las dos curvas sólo existe líquido. En cualquier punto por debajo de ambas curvassólo existe vapor. En cualquier punto intermedio E entre las dos curvas existen dos fases: líquida, cuya composición viene dada por el punto H (xA,l = xA,3), y otra de vapor, cuya composición viene dada por el punto I(xA,v = xA,2). La composición global del sistema bifásico viene dada por el valor de xA en el punto E.

Fig1: Diagrama de fases líquido-vapor de presión frente a composición para unadisolución
ideal a T constante. La línea inferior representa la curva de P frente a xA,v mientras que la
línea superior es la curva de P frente a xA,l

2. Equilibrio sólido-liquido:
* Eutéctica Simple:

La Fig. 1 representa la curva de enfriamiento de una mezcla simple.
(a) La solución líquida comienza a enfriarse, disminuyendo así su temperatura a cierta velocidad.
(b) A ciertatemperatura comienza a separarse un sólido formado por alguno de los componentes puros. El congelamiento es exotérmico disminuyendo la velocidad de enfriamiento. A medida que el sólido se separa, la composición del líquido se hace más rica en el otro componente disminuyendo su temperatura de fusión. Cuando la solución alcanza una cierta composición (la composición eutéctica) el sistema sesolidifica como si se tratase de una sustancia pura y la temperatura se mantiene constante (c-d).

La Fig.2. Diagrama de fase sólido-líquido cuando existe miscibilidad total en fase líquida e inmiscibilidad total en fase sólida.
En la figura 2 se muestra que en el límite de baja temperatura existe una mezcla bifásica del sólido puro A y del sólido puro B, ya que los sólidos son inmiscibles. En ellímite de temperatura alta, existe una sola fase formada por la disolución líquida de A y B, ya que ambos son miscibles. Viendo el enfriamiento de una disolución de A y B, cuya concentración X A, 1 sea cercana a1 (lado derecho del diagrama). Se alcanza una temperatura a la que el disolvente A comienza a congelarse, originando una región de dos fases con el sólido A en equilibrio con una disolución...