Equilibrio físico

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Curso Teórico de Fisicoquímica 103 - 2011

Curso Teórico de Fisicoquímica 103 - 2011

Primer Hemisemestre
• Equilibrio Físico en sistemas multicomponentes • Equilibrio Químico • Cinética Química: conceptos básicos

Equilibrio físico en sistemas multicomponentes
15.

(Repaso)

17

(Repaso)

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Sistemas de un solo componente Equilibrio de fases de unasustancia pura:
Diagrama P-T
P

Calentamiento (enfriamiento) a P=cte. de un compuesto puro (A)

Eq S-L
Líquido Sólido

Diagrama bidimensional para representar estados del sistema

P Líquido Sólido P1

Regla de las Fases L=C–F+2

Eq L-V Eq S-L-V Eq S-V
Vapor T

F=1 L=2 F=2 L=1 F=3 L=0 Fmáx= 3 Lmin= 0 Fmin= 1 Lmáx = 2

Vapor Tc T Tc: temp. de fusión (o temp. de congelación) de A aP=P1 En el punto P1-Tc se tiene L = 0

(Repaso)

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Compresión a T cte.

(Repaso)

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Sistemas multicomponentes
P Líquido Sólido P2 Pcond.

Expresión de la composición-1
• Fracción molar (x molar): xi = ni/nT – ni = número de moles de i – nT = número de moles totales
Vapor T1

P1

L=0, presión se mantiene constante

T

• Fracción másica (x másica): xi = wi/wT – wi = masa dei – wT = masa total

1

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(Repaso)

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(Repaso)

22

Expresión de la composición-2
• Fracción molar de una fase (ej.: líquida):

Equilibrio de fases de sistemas multicomponentes
DIAGRAMA DE FASES T-X PARA SISTEMAS BINARIOS: caso líquido-vapor
T

– ni,L= número de moles de i en la fase líquida – nT,L = número de moles totales en la fase líquida
• Fracción molarglobal:

xi,L = ni,L/nT,L

vapor l+v

P = cte.

– ni,= número de moles de i en todo el sistema (ni,L+ ni,V) – nT = número de moles totales en todo el sistema (nL+ nV)

Xi = ni/nT

líquido
0 1

xA

(Repaso)

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(Repaso)

24

Calentamiento a P y X global constante (sistema cerrado)

Calentamiento (enfriamiento) a P=cte. de un compuesto puro

Tf

T

vapor a b

l+v
T1To T2 P1

P Líquido Sólido

líquido

0

yV

Xo

xL

1
Tc

Vapor

Regla de la palanca

m líq mvap

X -y = = 0 V b x L - X0 a

T

Tc: temp. de fusión (o temp. de congelación) a P=P1 En el punto P1-T1 se tiene L = 0

(Repaso)

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(Repaso)

26

Un solo componente (A) a P cte

T

Agregado de un soluto B al compuesto A (a P=cte.)

Líquido L = 1

L=C–F+2Temperatura de congelación de la disolución líquida (Tc) es menor que la de A puro (Tc,A).

Tc

Eq. Sólido + Líquido L = 0

Sólido L = 1
xA = 1

2

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(Repaso)

27 Equilibrio entre la disolución y el sólido B puro

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Relación entre Tc y XA para equilibrio entre la disolución y el sólido puro A.

D H f ,A  1 1  ln x A = R  Tc T C ,A 
T
c,A

 ÷ ÷ 

 DH f ,B 1  - 1 ÷ ln x B = R T T ÷ 
c
C ,B



Disolución ideal

Tc,A

P=cte

Curva de equilibrio sólidolíquido

Tc,B TE
3 fases en equilibrio: L = 2-3+1= 0

xA=1

xA=0

xA=1

xE

xB=1

Diagrama de equilibrio de fases sólido-líquido de A y B P=cte. Tc,A Tc,B Te

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DIAGRAMA DE FASES PARA SISTEMAS BINARIOS CONDENSADOS

Estudio de diagramas a P = cte. • Primercaso a estudiar:
Sistema con: Eutéctico simple Miscibilidad total en fase líquida Inmiscibilidad total en fase sólida

xA=1

xE

xB=1

Te: temperatura eutéctica (3 fases en equilibrio)

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Tc,A
A(s) + d.l.

Disolución líquida P (d.l.)

Tc,A
T
(a)

P


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B (s) + d.l.

Tc,B Te

• • • • • •

A(s) + B(s) inmiscibles

Zonas Punto eutéctico Curva de saturación ocongelación Regla de las fases Rango de la temp. de fusión Regla de la palanca

Tc,B

Te

xA=1

XA

xA

xB=1

xA=1

xB=1

En el punto (a) se tendrá: equilibrio a la temperatura T entre sólido A puro y disolución líquida de composición XA

3

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Diagrama real a escala:

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Análisis Térmico Técnica experimental para estudio de equilibrio de fases.
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