Diagrama de fases de una sustancia pura (Gp:) Curvas de equilibrio entre fases (Gp:) Cada punto da una pareja de valores (P, T) en los cuales existe equilibrio entre 2 fases, ?? =??
(Gp:) (PE, TE)
(Gp:) (PF, TF = TE)
(Gp:) (PG, TG = TE)
(Gp:) (PH = PG, TH)
(Gp:) Isotérmicamente, ?V<0 ??gas > 0
(Gp:) Isotérmicamente, ?V<0 ??liquido > 0
(Gp:) Isobáricamente, ?T<0 ??liquido > 0
(Gp:) H2O
Diagrama de fases del CO2 Curva pto. fusión: Pendiente positiva
Como PPT > 1 atm
Sublima CO2 (s):hielo seco Utilidad: efectosde humo y niebla
C: punto crítico
Característico de cada sustancia(agua: Tc = 374ºC, Pc = 218 atm) (Gp:) Al ascender por la curva L«G aumenta rgas(?P>0) disminuye rlíq(?T>0) en C: rgas = rlíq
(Gp:) Más allá del punto crítico ß Fluido supercrítico
Aplicación:CO2 supercrítico se usa para extraer la cafeína del café. Consecuencia: Para T > Tc la sustancia gaseosa no se puede licuar,por aumento de presión. [p.ej.: Tc (O2) = -118ºC. A Tamb es imposible licuarlo].
VARIACIÓN DE LAS FUNCIONES DE ESTADO EN LAS TRANSICIONES DE FASE P (Gp:) P (Gp:) P
(Gp:) T (Gp:) ? (Gp:) ?
(Gp:) Para una sustancia pura
El QP se emplea en ?V y en ?U, (U y V dependen del estado de agregación) (Gp:) Transición de Fase
(Gp:) Cambio de Fase a T y P constante
Cambio de Fase, [(T, P) = constantes]. (Gp:) P (Gp:) P
(Gp:) T (Gp:) ? (Gp:) ?
Transición de Fase PROCESO REVERSIBLE (Gp:) (T, P) = constantes
¿qué ocurre si la TF ocurre a otra T? (Gp:) P (Gp:) P
(Gp:) T (Gp:) ? (Gp:) ?
? (Gp:) ? T1 (Gp:) ? T1
(Gp:) DS¢ (Gp:) DS¢¢
(Gp:) DS2 = (Gp:) DS¢+ DS1+ DS¢¢
(Gp:) DS2 (Gp:) ? T2 (Gp:) ? T2
T2 T1
¿qué ocurre si la TF ocurre a otra T? (Gp:) P (Gp:) P
(Gp:) T (Gp:) ? (Gp:) ?
? T2 T1 (Gp:) (T, P) = constantes
(Gp:) Transición de Fase P. NO ESPONTÁNEO
¿qué ocurre si la TF ocurre a otra T? (Gp:) P (Gp:) P
(Gp:) T (Gp:) ? (Gp:) ?
? T1 (T, P) = constantes Transición de Fase P. ESPONTÁNEO
EFECTO DE LA PRESIÓN y TEMPERATURA EN LAS TRANSICIONES DE FASE Cambio infinitesimal P (Gp:) P (Gp:) P
(Gp:) T (Gp:) ? (Gp:) ?
(Gp:) Para una sustancia pura
(Gp:) Como el proceso de cambio de fase se realiza a T y P constantes
(Gp:) Ecuación de Clapeyron
(Gp:) P (Gp:) P
(Gp:) T (Gp:) ? (Gp:) ?
(Gp:) líquido ? gas
Curva de pendiente positiva sólido ? líquido (Gp:) En general, curva de pendiente positiva (Gp:) Excepciones: H2O, Ga, Bi ?V < 0 ? curva de pendiente negativa
sólido ? gas Curva de pendiente positiva La pendiente es mayor que en el resto de transiciones porque ?V es pequeño
APLICACIÓN DE LA ECUACIÓN DE CLAPEYRON Equilibrio líquido-vapor y sólido-vapor y si el gas se comporta como gas ideal (Gp:) Ecuación de Clausius-Clapeyron
si ?T pequeño ?H=cte
Equilibrio sólido-líquido Importante No puede aplicarse la ec. de Clausius-Clapeyron, Si la ecuación de Clapeyron (?V?Vg) La elevada pendiente de esta línea, implica que si P no cambia de forma considerable, la variación de T será muy pequeña (Gp:) si ?H y ?V cte
en el rango de T y P
EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS MULTICOMPONENTES 3 Equilibrio líquido – líquido en mezclas binarias (Gp:) nA (Gp:) nB
?G ? 0 (Gp:) nA + (Gp:) nB (Gp:) T, P ctes
(Gp:) Para 1 mol de mezcla
(a) Ambos líquidos son miscibles (b) Ambos líquidos son inmiscibles (c) Ambos líquidos son parcialmente miscibles (miscibles ??2) 1 Fase 2 Fases
(Gp:) En general
¿Por qué 2 líquidos son miscibles a una P, T y composición y no en otras condiciones?
Aunque y no varíen mucho con T, aún a P constante, cuando varía T se puede producir un cambio en el signo de ?Gmezcla . (Gp:) Temperatura inferior de cosolubilidad
(Gp:) Temperatura superior de cosolubilidad
Equilibrio líquido-gas de mezclas binarias (Gp:) Características de las disoluciones ideales: (Gp:) Estructuralmente soluto y disolvente son muy similares Cada componente de la disolución ejerce una presión de vapor que es proporcional a su fracción molar en el líquido y a la presión de vapor del componente puro (a T)
(Gp:) Ley de Raoult
EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS MULTICOMPONENTES 3 (Gp:) Consideraciones sobre la mezcla: (Gp:) Fase gas: Gases ideales (Gp:) Fase líquida: disolución ideal.
(Gp:) Potencial químico de un gas en una mezcla de gases
(Gp:) Si Xi=1
(Gp:) El potencial químico de cada componente en la disolución ideal en fase líquida
Cuando se produce una disolución ideal a (T,P) (Gp:) Si suponemos que formamos 1 mol de mezcla
El proceso de mezcla (disolución ideal) es espontáneo (Gp:) Como la disolución es ideal
Relaciones presión-composición y temperatura-composición de una disolución ideal. En una disolución ideal ambos componentes siguen la ley de Raoult Suponiendo comportamiento ideal del gas
(Gp:) La relación entre la P total y la fracción molar en la fase gas (y1) vendrá dado por
(Gp:) Mientras que la relación entre la P total y la fracción molar en la fase líquida (X1) vendrá dada por
El conocimiento de la P del sistema en función de las fracciones molares del líquido y el gas permite dibujar el diagrama de la presión frente a la composición de ambos a T constante Como y
A solo líquido (Gp:) ?P<0 (Gp:) ?2gas = ?2líquido
B equilibrio líquido-gas composición líquido L composición del gas V
?2gas = ?2líquido (Gp:) C
(Gp:) ?P<0 (Gp:) C solo gas
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