Ciclohexano

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Química

Laboratorio de Equilibrio y Cinética


Práctica 2:
Equilibrio entre fases
Construcción del diagrama de fases del ciclohexano.










1. 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.

2.Objetivos Particulares

a. Comprender la información que proporciona la regla de fases de Gibbs y la ecuación de Clausius-Clapeyron.
b. Distinguir los equilibrios entre la diferentes fases (sólido, líquido y vapor).
c. Deducir las propiedades termodinámicas involucradas en la transición de fases.

Problema:
Construir un diagrama de Fases del ciclohexano a partir de datos obtenidos en laliteratura experimentales y calculados.


Introducción
El diagrama de fases muestra de inmediato, las propiedades de la sustancia, temperatura de fusión, de ebullición, puntos de transición y triple. Cada punto del diagrama de fases representa un estado del sistema, dado que establece valores de temperatura y presión.

Las líneas del diagrama de fases, lo dividen en regiones, marcadas comosólidos, líquido y gas. Si el punto que describe el sistema se encuentra en la región sólida, la sustancia existe como un sólido. Si el punto cae en la región líquida, la sustancia existe como un líquido. Si el punto se localiza sobre la línea L-V, la sustancia existe como líquido y vapor en equilibrio. La curva formada por este equilibrio, tiene un límite superior definido a la temperatura y presióncríticas, ya que no es posible distinguir entre el líquido y el gas por arriba de esta presión y temperatura.

La temperatura de fusión, es la temperatura en la cual un sólido está en equilibrio de fases con un líquido. La temperatura de ebullición es la temperatura a la cual el líquido está en equilibrio de fases con el vapor. El punto triple es la representación de tres fases en equilibrio(sólido, líquido y gas) a condiciones específicas de temperatura y presión. La presión crítica es la presión mínima requerida para licuar un gas a su temperatura crítica. La temperatura crítica, es la temperatura por debajo de la cual, un gas se licuará por simple compresión.

Un cambio de fase a T y P constantes suele ir acompañado por un cambio de entalpía, al que con frecuencia se le denominacalor latente de la transición. Existen entalpías o calores de fusión (sólido-líquido), de sublimación (sólido-vapor), de vaporización (líquido-gas), y de transición (sólido-sólido). Simbolizados con ▲ fus H, ▲sub H, ▲vap H Y ▲trans H. Los equilibrios de fusión, sublimación y vaporización existen cada uno de ellos en cierto intervalo de T y P. Los valores de ▲H para estos procesos cambianconforme varía la temperatura del equilibrio de fases.


La ecuación de Clausius-Clapeyron es fundamental para cualquier análisis del equilibrio entre dos fases de una sustancia pura. Expresa la dependencia cuantitativa de la temperatura de equilibrio, con la presión o la variación de la presión de equilibrio con la temperatura. En una transición líquido-vapor, tanto ▲H como ▲V son positivos. Lomismo cumple para la curva sólido-vapor. En una transición sólido-líquido ▲H es prácticamente siempre positivo; ▲V suele ser positivo, pero en unos pocos casos es negativo, por ejemplo: H2O, Ga y Bi. Debido a la disminución de volumen que se produce al fundirse el hielo, la curva del equilibrio sólido-líquido se inclina hacia la izquierda del diagrama. Para casi todas las sustancias, la curvasólido-líquido tiene pendientes positivas.

Para describir la coexistencia de dos fases en equilibrio, se requieren dos variables intensivas, requeridas ordinariamente para describir el estado del sistema. El sistema tiene un grado de libertad o es univariante, mientras que cuando sólo una fase está presente se necesitan dos variables y el sistema tiene dos grados de libertad o es bivariante. Si...