Equilibrio De Fases
Páginas: 5 (1129 palabras)
Publicado: 20 de mayo de 2012
Regla de las Fases de Gibbs
Los llamados “Diagramas de Fase” representan esencialmente una expresión gráfica de la “Regla de las Fases”, la cual permite calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en cualquier sistema, y su expresión matemática está dada por:
P+F=C+2
Donde:
C = número de componentes del sistema.
P = número de fases presentes en el equilibrio.
F =número de grados de libertad del sistema (variables: presión, temperatura, composición).
Componente de un sistema: es el menor número de constituyentes químicos independientemente variables necesario y suficiente para expresar la composición de cada fase presente en cualquier estado de equilibrio.
Fase: es cualquier fracción, incluyendo la totalidad, de un sistema que es físicamentehomogéneo en si mismo y unido por una superficie que es mecánicamente separable de cualquier otra fracción. Una fracción separable puede no formar un cuerpo continuo, como por ejemplo un líquido dispersado en otro.
- Un sistema compuesto por una fase es homogéneo.
- Un sistema compuesto por varias fases es heterogéneo.
Para los efectos de la regla de las fases, cada fase se considera homogénea enlos equilibrios heterogéneos.
Grado de libertad (o varianza): es el número de variables intensivas que pueden ser alteradas independientemente y arbitrariamente sin provocar la desaparición o formación de
6 una nueva fase. Variables intensivas son aquellas independientes de la masa: presión, temperatura y composición. También se define con el número de factores variables.
F=0. Indicainvariante.
F=1. Univariante.
F=2. Bivariante.
El número de componentes más dos (C+2), representa el número máximo de fases que pueden coexistir al equilibrio, donde los grados de libertad (F) no pueden ser inferiores a cero (a condiciones invariantes).
Ejemplo: (1 componente)
Diagrama1. Temperatura vs Presión. En equilibrio.
• El punto de triple coexistencia (C en diagrama):3+F=1+2
F =0 (cero grados de libertad)
Como ninguna de las variables (presión, temperatura o composición) se pueden cambiar manteniendo las tres fases de coexistencia, el punto triple es un punto invariante.
• Punto de la curva de congelación sólido-líquido (B):
2+F=1+2
F=1 (un grado de libertad)
Una variable (T o P) se puede cambiar manteniendo aún un sistema con dos fases quecoexisten. Si se especifica una presión determinada, sólo hay una temperatura en la que las fases sólida y líquida coexisten.
• Punto dentro de la zona de fase única (A)
1+F= 1+2
F=2 (dos grados de libertad)
Dos variables (T o P) se pueden cambiar independientemente y el sistema permanece con una única fase.
EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR
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:
Donde:
nA,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 el sistema sea totalmente líquido (punto C). Al disminuir la presión pordebajo 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.
Diagrama 2.
La ley de Raoult(**), relaciona las fracciones molares de la fase vapor con la composición del líquido a través de:
Donde PA* y PB* son...
Los llamados “Diagramas de Fase” representan esencialmente una expresión gráfica de la “Regla de las Fases”, la cual permite calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en cualquier sistema, y su expresión matemática está dada por:
P+F=C+2
Donde:
C = número de componentes del sistema.
P = número de fases presentes en el equilibrio.
F =número de grados de libertad del sistema (variables: presión, temperatura, composición).
Componente de un sistema: es el menor número de constituyentes químicos independientemente variables necesario y suficiente para expresar la composición de cada fase presente en cualquier estado de equilibrio.
Fase: es cualquier fracción, incluyendo la totalidad, de un sistema que es físicamentehomogéneo en si mismo y unido por una superficie que es mecánicamente separable de cualquier otra fracción. Una fracción separable puede no formar un cuerpo continuo, como por ejemplo un líquido dispersado en otro.
- Un sistema compuesto por una fase es homogéneo.
- Un sistema compuesto por varias fases es heterogéneo.
Para los efectos de la regla de las fases, cada fase se considera homogénea enlos equilibrios heterogéneos.
Grado de libertad (o varianza): es el número de variables intensivas que pueden ser alteradas independientemente y arbitrariamente sin provocar la desaparición o formación de
6 una nueva fase. Variables intensivas son aquellas independientes de la masa: presión, temperatura y composición. También se define con el número de factores variables.
F=0. Indicainvariante.
F=1. Univariante.
F=2. Bivariante.
El número de componentes más dos (C+2), representa el número máximo de fases que pueden coexistir al equilibrio, donde los grados de libertad (F) no pueden ser inferiores a cero (a condiciones invariantes).
Ejemplo: (1 componente)
Diagrama1. Temperatura vs Presión. En equilibrio.
• El punto de triple coexistencia (C en diagrama):3+F=1+2
F =0 (cero grados de libertad)
Como ninguna de las variables (presión, temperatura o composición) se pueden cambiar manteniendo las tres fases de coexistencia, el punto triple es un punto invariante.
• Punto de la curva de congelación sólido-líquido (B):
2+F=1+2
F=1 (un grado de libertad)
Una variable (T o P) se puede cambiar manteniendo aún un sistema con dos fases quecoexisten. Si se especifica una presión determinada, sólo hay una temperatura en la que las fases sólida y líquida coexisten.
• Punto dentro de la zona de fase única (A)
1+F= 1+2
F=2 (dos grados de libertad)
Dos variables (T o P) se pueden cambiar independientemente y el sistema permanece con una única fase.
EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR
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:
Donde:
nA,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 el sistema sea totalmente líquido (punto C). Al disminuir la presión pordebajo 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.
Diagrama 2.
La ley de Raoult(**), relaciona las fracciones molares de la fase vapor con la composición del líquido a través de:
Donde PA* y PB* son...
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