Diagramas de Fase

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 en un 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:

DondenA,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 pueden variar.
Suponiendo que el sistema se encuentra en el interior de un cilindro cerrado por un pistón, 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 elsistema 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 ese punto el líquido posee una composición xA,l que es igual a xA, ya que sólo se ha evaporizado una cantidad infinitesimal de líquido.
Entonces la curva superior corresponde a la curva de P frente a xA,l y la inferior corresponde a lacurva de P frente a xA,v.

En la figura se muestra diagrama de fases líquido-vapor de presión frente a composición para una disolución 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
Al analizar el gráfico obtenido se puede observar, al reiniciar el proceso que se inicia en el punto C, donde P es losuficientemente elevado como para que sólo exista líquido. Al ser un sistema cerrado xA permanece constante. Por lo tanto, viene representado por una línea vertical en el diagrama de P vs. xA. En el punto D, con una presión igual a PD, el líquido comienza a evaporarse, lo que se quiere saber en ese punto es la concentración de xA,v para que exista equilibrio entre líquido-vapor cuando la presión esigual a PD, ya que se sabe que xA,l es igual a xA. La curva inferior es una representación de la ecuación para los puntos F’s y da P en función de xA,v o si lo veo al revés xA,v esta dado en función de P, por lo tanto para calcular xA,v para la presión PD debo ver el valor de la curva inferior para el cual P es igual a PD. Este es el punto G, y da la composición del vapor que aparece en primerlugar.
Cuando la presión sigue disminuyendo, alcanza el punto PE. En el punto E el sistema está formado por dos fases, una fase líquida y otra fase vapor en equilibrio. Para encontrar las composiciones de esa fase debo observar el valor que toma a esa presión la curva superior y la inferior para obtener los valores de xA,l (punto H) y xA,v (punto I), respectivamente. Por último, el punto F, conpresión PF, el líquido restante se evapora, en ese punto xA = xA,v y xA,l = xA,4. Por debajo de F sólo se tiene vapor de composición xA.
Por lo tanto, mientras la presión disminuye y el líquido se evapora en un sistema cerrado, xA,l se reduce desde D hasta J. Esto es debido a que A es más volátil que B. De la misma forma, mientras el líquido se evapora, xA,v disminuye desde G hasta F. Esto se debe a queel líquido que se evapora más tarde es más rico en el componente B. Para los estados en que las fases líquido y vapor están presentes simultáneamente, la presión P del sistema es igual a la presión de vapor del líquido.
Una línea a lo largo de la cual permanece constante la composición, por ejemplo, la línea CDEF se denomina isopleta.
En resumen, el diagrama de fase líquido-vapor de P frente axA a temperatura constante para dos líquidos que forman una disolución ideal presentan tres regiones. En cualquier punto por encima de las dos curvas sólo existe líquido. En cualquier punto por debajo de ambas curvas sólo 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...