8: Equilibrio de fase
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- 8.1: Preludio al Equilibrio de Fase
- Desde las etapas muy elementales de nuestro viaje para describir la naturaleza física de la materia, aprendemos a clasificar la materia en tres (o más) fases: sólida, líquida y gaseosa. Se trata de un sistema de clasificación bastante fácil que puede basarse en ideas tan simples como la forma y el volumen.
- 8.2: Diagramas monofásicos de componentes
- La estabilidad de las fases se puede predecir por el potencial químico, en que la forma más estable de la sustancia tendrá el potencial químico mínimo a la temperatura y presión dadas.
- 8.3: Criterio para el Equilibrio de Fase
- El criterio termodinámico para el equilibrio de fase es simple. Se basa en los potenciales químicos de los componentes en un sistema. Para simplificar, considere un sistema con un solo componente. Para que el sistema global esté en equilibrio, el potencial químico del compuesto en cada fase presente debe ser el mismo.
- 8.4: La ecuación de Clapeyron
- Con base en el criterio termodinámico de equilibrio, es posible sacar algunas conclusiones sobre las variables de estado p y T y cómo se relacionan a lo largo de los límites de fase. Esto da como resultado la ecuación de Clapeyron.
- 8.5: La Ecuación Clausius-Clapeyron
- La ecuación de Clapeyron se puede desarrollar aún más para los equilibrios de fase que involucran a la fase gaseosa como una de las fases. Este es el caso de la sublimación (sólido → gas) o la vaporización (líquido → gas).
- 8.6: Diagramas de fases para mezclas binarias
- Como sugiere la Regla de Fase Gibbs, las variables más importantes que describen una mezcla son la presión, la temperatura y la composición. En el caso de sistemas de un solo componente, la composición no es importante por lo que solo la presión y la temperatura se representan típicamente en un diagrama de fases. Sin embargo, para mezclas con dos componentes, la composición es de vital importancia, por lo que generalmente hay una elección que debe hacerse en cuanto a si la otra variable a representar es la temperatura o la presión.
- 8.7: Sistemas Líquido-Vapor - Ley de Raoult
- Los líquidos tienden a ser volátiles, y como tales entrarán en la fase de vapor cuando la temperatura se incremente a un valor suficientemente alto (¡siempre que no se descompongan primero!) Un líquido volátil es aquel que tiene una presión de vapor apreciable a la temperatura especificada. Una mezcla ideal que continúa al menos un líquido volátil se puede describir usando la Ley de Raoult.
- 8.8: No idealidad - Ley de Henry y Azeótropos
- La discusión anterior se basó en los comportamientos de soluciones ideales de compuestos volátiles, y para lo cual ambos compuestos siguen la Ley de Raoult. La Ley de Henry puede ser utilizada para describir estas desviaciones.
- 8.9: Sistemas Sólido-Líquido - Puntos Eutécticos
- Los diagramas de fases suelen ser complejos con múltiples fases que exhiben un comportamiento diferente no ideal como azeótropos de ebullición mínima, puntos eutécticos (omposición para la cual la mezcla de los dos sólidos tiene el punto de fusión más bajo), fusión incongruente donde el compuesto estable formado por dos sólidos solo es estable en la fase sólida y se descompondrá al fundirse.
- 8.10: Curvas de Enfriamiento
- El método que se utiliza para mapear los límites de fase en un diagrama de fases es medir la velocidad de enfriamiento para una muestra de composición conocida. La velocidad de enfriamiento cambiará a medida que la muestra (o alguna porción de ella) comience a sufrir un cambio de fase. Estos “descansos” aparecerán como cambios en la pendiente en la curva de temperatura-tiempo.
- 8.E: Equilibrio de Fase (Ejercicios)
- Ejercicios para el Capítulo 8 “Equilibrio de fase” en el mapa de texto de Química Física de Fleming.
- 8.S: Equilibrio de Fase (Resumen)
- Resumen para el Capítulo 8 “Equilibrio de fase” en el mapa de texto de Química Física de Fleming.