Tema 10 Equilibrio De Fases

Tema 10: EQUILIBRIO DE FASES Conceptos Previos Energética de los cambios de fases Diagrama P-T Equilibrio Líquido – Sólido Equilibrio Líquido – Gas Ecuación de Clapeyron Ecuación de Clausius - Clapeyron

Conceptos Previos Fase: Porción homogénea de un sistema. Las propiedades macroscópicas intensivas son idénticas en cualquier punto del sistema Sistema homogéneo: Formado por una fase.

Sistema heterogéneo: Formado por más de una fase.

Varios componentes

Un solo componente (sustancia pura)

Energética de los cambios de fases

Gas Vaporización

Condensación

∆Hvap>0

∆Hcond<0

∆Hsub>0

∆Hdep<0

Líquido Sublimación

Deposición Fusión

Solidificación

∆Hfus>0

∆Hsol<0

Sólido

Diagrama P-T Punto de ebullición normal: Temperatura a la que la presión de vapor del líquido es igual a la presión de 1 atm

Punto de fusión normal: Temperatura a la que funde el sólido si la presión es de 1 atm Curvas de Presión de Vapor vs T Temperatura de fusión a P Temperatura de ebullición a P

Equilibrio Líquido - Sólido H2O

CO2

⎛ dP ⎞ < 0⇒ d L > ds ⎜ ⎟ ⎝ dT ⎠ S ↔ L

⎛ dP ⎞ > 0⇒ d L < ds ⎜ ⎟ ⎝ dT ⎠ S ↔ L

Equilibrio Líquido - Sólido

● ● ●

● ●

Equilibrio Líquido - Gas

Punto crítico

●G

●G

●F

●F

Hielo seco

P (atm)

Punto triple

●

●

E

PT > 1 atm Sólido → Gas T (ºC)

Sublimación

Equilibrio Líquido - Gas -

Pv

+ G L

-

T

G L

Fluido supercrítico

+

Sistema cerrado v evaporación = v condensación

Al ascender por la curva L

G

aumenta dgas y disminuye dlíq EQUILIBRIO DE FASES ( Líquido↔ Gas)

En el punto crítico: dgas = dlíq

Diagrama P-V T1 > Tc Comportamiento gas ideal T3
GAS Pv T3

Pv

Líquido Líquido

↔

Gas

Diagrama P-V

1

2

G G L L

3

1

2

3

●● ●

G

L

Ecuación de Clapeyron

dP ΔH = dT T ΔV líquido →

gas

sólido → líquido

ΔH > 0 ΔV > 0 ΔH > 0 ΔV > 0

Excepciones: H2O, Ga, Bi

sólido →

gas

ΔH

= Entalpía de cambio de fase

ΔV

= Cambio de volumen

dP dT

Curva de pendiente positiva

dP dT

En general, curva de pendiente positiva

ΔV < 0 ⇒ curva de pendiente negativa

ΔH > 0

ΔV > 0

dP dT

Curva de pendiente positiva

Ecuación de Clausius - Clapeyron Equilibrio líquido-vapor y sólido-vapor

ΔV = V g − V l ≈ V g

y si el gas se comporta como gas ideal

dP Δ H Δ H PΔ H = = = dT T ΔV TVg RT 2

RT Vg = P

∫

P2

P1

d ln P ≈ Δ H ∫

T2

T1

dT RT 2

si ΔT pequeño ΔH=cte

P2 ΔH ⎛ 1 1 ⎞ ln ≈− ⎜ − ⎟ P1 R ⎝ T2 T1 ⎠

d ln P ΔH = dT RT 2 Ecuación de ClausiusClapeyron

Equilibrio Líquido - Gas Si Pv = Pext es posible la formación de burbujas de vapor

Sistema abierto

EBULLICIÓN Tebullición es la temperatura a la que Pv = Pext

a) Éter dietílico, b) benceno, c) agua, d) tolueno, e) anilina

Líquidos volátiles

P vapor

Tebullición

Para un mismo líquido si Pext disminuye Tebullición disminuye