Regla de las fases

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN
FACULTAD DE BIOQUIMICA QUIMICA Y
FARMACIA
INSTITUTO DE QUIMICA FISICA
San Miguel de Tucumán – República Argentina

FISICOQUÍMICA
APLICADA
Cambio de fase. Superficies. Coloides

o Regla de las Fases de Gibbs

o Clasificación de los sistemas
o Sistemas de un componente
Diagrama de fases del agua
o Sistemas de dos componentes
Equilibriolíquido-líquido
Clasificación de equilibrios sólido-líquido. Mezcla eutéctica
o Sistemas de tres componentes



Sistema que consta de dos fases a y b,
En el equilibrio se debe cumplir que las variables
intensivas:

 Para un sistema en equilibrio, el potencial químico de cada
constituyente debe ser el mismo en cada fase en la cual se
presenta la sustancia.
 Este criterio de equilibrio en funciónde variables
intensivas conduce a la Regla de las fases de Gibbs

Regla de las fases de Gibbs:
Cuántas variables intensivas podemos variar en un
sistema sin romper el equilibrio del mismo.

F
C






fases y
componentes a T y P

Fase (F): cada una de las partes homogéneas de iguales
propiedades físicas y químicas separadas del resto del
sistema heterogéneo por superficiesde discontinuidad
bien definidas.
Por ej.: solución saturada de sal, 3 fases:
Sólida: sal sin disolver
Líquida: sal y agua
Gaseosa: vapor en equilibrio con la solución



N° de componentes de un sistema (C): es el menor
número de especies químicamente independientes
necesarias para formar la fase.
Desde un punto de vista práctico será el n° total de
especies menos el n° de reaccionesindependientes y
menos el n° de ecuaciones restrictivas.
Ejemplo:
xHCl  xNH3



Condición restrictiva:
ya que los dos están en la misma fase (gas)
n° de componentes: C = 3-1-1 =1



Regla de las fases

Gibbs en 1876

Josiah Willard Gibbs
(1839-1903)




Incluye una de las generalizaciones más importantes de
la fisicoquímica para equilibrios heterogéneos y otros
máscomplejos.
Relaciona la variancia de un sistema, con los componentes
y las fases del mismo.





Variancia: Número de variables independientes, tales como
T, P y concentración, necesarias para definir un sistema
completamente.
Para que un sistema esté definido completamente:

N° de variables  N° de ecuaciones 
el sistema no se puede resolver





Sistema

VariablesC

componentes

F

fases

P
T
composiciones de cada fase.

Para cada fase
(C-1) variables de concentración
Para F fases
F(C-1)
N° total de variables
F(C-1) + 2



Condición de equilibrio de 1 componente presente
en 2 fases:
El potencial químico (energía libre parcial molar)
del componente debe ser = en ambas fases.
µ a (T,P) = µ b (T,P)

 para cada componentedistribuido entre dos fases
cualesquiera se puede escribir una ecuación de equilibrio

Para F fases
(F-1) ec. de equilibrio para cada
componente.
Para C componentes
C (F-1)


Variancia= N° total de variables – N° de ecuaciones

V=F (C-1) + 2- C (F-1)
V = C - F + 2
Regla de las fases de Gibbs

:

Clasificación de los sistemas, de acuerdo al número
de componentes.
1) Sistema de 1componente:

Se estudia el efecto de la T y P

La concentración no es variable
2) Sistema de 2 componentes:

Se fija la P y se estudia T= f( conc.)

3) Sistema de 3 componentes:

Se especifican T, P y 2 variables de concentración cuando
hay 1 sola fase.

:

4) Sistema de n componentes:

Se especifican T, P y (n-1) variables de concentración
cuando hay 1 sola fase.

Lossistemas de acuerdo al estado físico de sus fases se
clasifican en:
líquido-líquido
 sólido-líquido
 líquido-gas
 sólido –gas



:

Sistemas de un componente
3 equilibrios posibles:

Sólido ⇆ Líquido
Líquido⇆ Vapor
Sólido ⇆ Vapor
DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA
(esquemático)

:







l = 3-F,
l =V= número de grados de libertad del sistema;
l
no puede ser...