Previo diagrama de fases del ciclohexano

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CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA DE FASES DEL CICLOHEXANO

OBJETIVO GENERAL:
* Interpretar el diagrama de fases de una sustancia pura, construido a partir de datos de presión y temperatura obtenidos a través de diferentes métodos.

OBJETIVOS PARTICULARES:
* Comprender la información que proporcionan la regla de las fases de Gibbs y la ecuación de Clausius-Clapeyron.
* Distinguir losequilibrios entre las diferentes fases (sólido, líquido, vapor).
* Deducir las propiedades termodinámicas involucradas en la transición de fases.

PROBLEMA:
* Construir el diagrama de fases del ciclohexano a partir de datos obtenidos en la literatura, experimentales y calculados.

CUESTIONARIO PREVIO:

1. Expresar la regla de las fases de Gibbs. y explicar qué información proporcionaen la construcción del diagrama de fases.

Regla de las Fases de Gibbs:  
Ecuación que permite calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en cualquier sistema:
P+F=C+2   (P+F=C+1 si la presión es cte=1 atm)
P = número de fases que pueden coexistir en el sistema elegido
C = número de componentes en el sistema (elemento, compuesto o solución)
F = grados de libertad (númerode variables: presión, temperatura y composición)

2. Definir los conceptos de componente, fase y grado de libertad.

Componente: En un sistema es el menor número de constituyentes químicos independientemente variables, necesarios y suficientes para expresar la composición de cada fase presente en cualquier estado de equilibrio.

Fase: Una fase es una región de uniformidad en un sistema.Esto significa una región de composición química uniforme y propiedades físicas uniformes.

Grado de libertad: es el número mínimo de variables independientes (tales como la presión, temperatura y concentración) que deben especificarse a fin de definir completamente las restantes del sistema o bien el número de variables de estado intensivo que se pueden variar independientemente. 

3.Escribir las ecuaciones de Clapeyron y Clausius-Clapeyron, indicar el significado de los términos que aparecen en ellas y explicar en qué casos de equilibrio de fases se aplica cada una.

La ecuación de Clapeyron permite calcular la pendiente de una línea de equilibrio entre dos fases en el diagrama de fases P-T de un sistema de un componente.
Consideremos un punto cualquiera sobre una línea deequilibrio entre dos las fases, que llamaremos α y β. La condición para que exista equilibrio de fases es que:  pero para una sustancia pura  , por tanto en un punto sobre la curva de equilibrio de dos fases   , y cualquier variación infinitesimal que suponga un desplazamiento sobre la curva de equilibrio implica que  .O lo que es lo mismo, , y reagrupando términos .

Por otra parte si se considera que en un cambio de fase reversible a T y P constantes  , se tiene que Clapeyron
Ecuación de Clausius-Clapeyron:

Es aplicable para para predecir dónde se va a dar una transición de fase: líquido-vapor y sólido-vapor.

4. Explicar qué representa el punto triple enun diagrama de fases. Proporcionar dos ejemplos.

El punto triple es aquel en el cual coexisten en equilibrio el estado sólido, el estado líquido y el estado gaseoso de una sustancia. Se define con una temperatura y una presión de vapor.

Ejemplo 1: Punto Triple del agua:
El punto triple   marca los valores de P= 611,73 Pa y T= 273.1598 K en el que coexiste el agua en sus tres fases,sólido, liquido y gas.

Ejemplo 2: Punto triple del dióxido de carbono 
El punto triple marca los valores de P= 55 517kPa  y T=  216k en el que coexiste el dióxido de carbono (CO2)   en sus tres fases, sólido, líquido y gas. 

5. Definir los términos siguientes: temperatura de fusión, temperatura de ebullición, temperatura crítica, presión crítica, entalpía de fusión, entalpía de vaporización....
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