PARA ESTUDIANTES PRE-UNIVERSITARIOS

2. DIAGRAMA DE FASES
Lic. Carlos Jara Benites

3. Contiene :
 Diagrama de fases.
 Diagrama de fases genérico para una sustancia
pura.
 Punto triple.
 Punto de ebullición y punto de fusión.
 Punto de ebullición y punto de fusión normales..
 Punto crítico.
 Punto crítico e isoterma crítica.
 Fluido supercrítico.
 Diagrama de fases del agua.
 Diagrama de fases del dióxido de carbono
 Diagrama de fases del yodo.

4. Las sustancias se presentan en estado sólido, líquido o
gaseoso; estos se conocen como estados de agregación.
Cada uno corresponde a una fase las que graficaremos en
adelante y mostraremos sus posibles cambios.

5. En termodinámica y ciencia de los materiales se
denomina diagrama de fase o diagrama de estados de la
materia, a la representación entre diferentes estados de la
materia, en función de variables elegidas para facilitar el
estudio del mismo. Cuando en una de estas representaciones
todas las fases corresponden a estados de agregación
diferentes se suele denominar diagrama de cambio de estado.
Los diagramas de equilibrio pueden tener diferentes
concentraciones de materiales que forma una aleación a
distintas temperaturas. Dichas temperaturas van desde la
temperatura por encima de la cual un material está en fase
líquida hasta la temperatura ambiente y en que generalmente
los materiales están en estado sólido.
DIAGRAMA DE FASES

6. DIAGRAMA DE FASES GENÉRICO
PARA UNA SUSTANCIA PURA

7. En el diagrama de fase que se muestra en la figura, las líneas
OB, OC y OD corresponden a valores de presión y temperatura
en las que coexisten dos fases: En OB, coexisten en equilibrio
sólido y gas, se conoce como curva de vapor del sólido; en OC
coexisten en equilibrio líquido y gas y en OD coexisten en
equilibrio sólido y líquido.

8. O : punto triple C : punto crítico
T : temperatura en el punto triple P : presión en el punto triple
Tf: punto de fusión normal Teb : punto de ebullición normal
Tc : temperatura crítica Pc : presión crítica
OD tiene
una
pendiente
positiva;
entonces
la fase
s´lida
tiene
mayor
densidad
que la
fase
líquida.

9. O : punto triple C : punto crítico
T : temperatura en el punto triple P : presión en el punto triple
Tf: punto de fusión normal Teb : punto de ebullición normal
Tc : temperatura crítica Pc : presión crítica
OD tiene una
pendiente
negativa;
entonces la
fase líquida
tiene mayor
densidad que
la fase sólida.
DIAGRAMA DE FASES

10. PUNTO TRIPLE
En este punto del diagrama
coexisten los estados sólido, líquido
y gaseoso. Estos puntos tienen
cierto interés, ya que representan
un invariante y por lo tanto se
pueden utilizar para calibrar
termómetros.
La sustancia coexiste en equilibrio
en los tres estados, está
parcialmente solida, parcialmente
líquida y parcialmente
gaseosa. Además, para valores de
presión o temperatura mas bajas
que el punto triple la sustancia en
cuestión no puede existir en estado
líquido y solo puede pasar desde
sólido a gaseoso en un proceso
conocido como sublimación.
En el diagrama de fase que se muestra en la
figura, «O» es el punto triple
OB : curva de sublimación
OD : curva de fusión
OC : curva de vaporización (de presión de
vapor)

11. PUNTO DE
EBULLICIÓN
El punto de ebullición de una
sustancia, es aquel valor de
temperatura para el cual coexisten
en equilibrio, los estados líquido y
gaseoso a determinada presión.
Los diferentes puntos de
ebullición para las diferentes
presiones corresponderían a la
curva OC.
PUNTO DE FUSIÓN
El punto de fusión de una
sustancia, es aquel valor de
temperatura para el cual coexisten
en equilibrio, los estados líquido y
sólido a determinada presión. Los
diferentes puntos de fusión para
las diferentes presiones
corresponderían a la curva OD.
PUNTO DE EBULLICIÓN Y PUNTO
DE FUSIÓN NORMALES
El punto de ebullición normal y el punto de
fusaión normal se mide a una presión normal
de 1 atmósfera (760 mmHg).

12. PUNTO CRÍTICO
El punto C indica el
valor máximo de
temperatura en el que
pueden coexistir en
equilibrio dos fases, y
se denomina punto
crítico. Representa la
temperatura máxima a
la cual se puede licuar
el gas simplemente
aumentando la presión.
Gases a temperaturas por encima de la temperatura del punto
crítico no pueden ser licuados por mucho que se aumente la
presión. En otras palabras, por encima del punto crítico, la
sustancia solo puede existir como gas.

13. PUNTO CRÍTICO E
ISOTERMA CRÍTICA
El aumento de presión
de un gas a
temperatura por
debajo de la isoterma
crítica, Tc produce un
líquido con la aparición
de un menisco, un
cambio de fase
discontinuo.
Al aumentar la presión por encima de la isoterma crítica
simplemente aumenta la densidad del fluido supercrítico. En el
recorrido marcado por las flechas pequeñas, el gas cambia a
líquido sin mostrar la discontinuidad del cambio de fase.

14. FLUIDO SUPERCRÍTICO
Un gas en el punto crítico
está a una presión tan
elevada y sus moléculas
están tan juntas que se
vuelve indistinguible de un
líquido. Un líquido en el
punto crítico se encuentra a
una temperatura tan
elevada y sus moléculas
están tan separadas que no
se distingue de un gas.
Entonces, las dos fases se
hacen una y forma un fluido
supercrítico, que no es ni un
líquido verdadero ni un gas
verdadero.
Al ir más allá del punto crítico, no ocurre ningún cambio de fase distinto. En
vez de ello, aparece momentáneamente un lustre blanquecino aperlado, y la
frontera visible entre el líquido y el gas desaparece de forma súbita.

15. DIAGRAMA DE
FASES DELAGUA
El agua (hielo) no se puede sublimar a presión
normal (1 atm) ya que su punto triple está por
debajo de dicho valor (0,00603 atm).
El punto O es el punto triple
donde se tienen los únicos
valores de presión y
temperatura a los que
coexisten las tres fases,
sólido, líquido y gas en
equilibrio. Para el punto
triple: T=0,01°C y P=0,00603
atm. El punto de fusión
normal es 0°C y el punto de
ebullición normal es 100°C.
Para el punto crítico C, la
temperatura crítica es
Tc=374°C y Pc=218 atm.

16. DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
El CO2 sólido (hielo seco) si se puede sublimar a
presión normal (1 atm) ya que su punto triple
está por encima de dicho valor (5,2 atm).
El punto O es el punto
triple donde se tienen los
valores de presión y
temperatura únicos a los
que coexisten las tres
fases, sólido, líquido y
gas en equilibrio. Para el
punto triple: T=-56,4°C y
P=5,2 atm. El punto de
sublimación normal es -
78°C.
En el punto crítico C, la
temperatura crítica es
Tc=31,1°C y Pc=73 atm.

17. DIAGRAMA DE FASES
PARA EL YODO
En este caso las
temperaturas del
punto de fusión y del
punto triple son
prácticamente
iguales.
La curva OC es la
curva de presión de
vapor del yodo
líquido y C es el
punto crítico.
OB es la curva de sublimación del yodo sólido. La línea casi vertical OD
representa el efecto de la presión sobre el punto de fusión del yodo y se
denomina curva de fusión. El punto O es el punto triple corresponde a los únicos
valores de presión y temperatura a los que coexisten las tres fases, sólido, líquido
y gas en equilibrio. Para el punto triple: T=113,6°C y P=0,121 atm. El punto de
fusión normal es 113,6°C y el punto de ebullición normal es 184,4°C.

18. BIBLIOGRAFÍA
1. CHANG, RAYMOND, 4ta. Ed.,
Editorial Mc. Graw Hill,Méxixo 1995.
2. SEESE W.. DAUB G. ,5TA ED. ,
Prentice Hall Hispanoamericana.
3. MORTINER, C. ,
Grupo Editorial Iberoamericana, 1983.
4. WHITHEN,
Mc. Graw-Hill, 1980.
5. CRUZ D. Chamizo, J. GARRITZ A.
Addison-Wesley Iberoamericana,
1991.
6. JARA BENITES CARLOS Y CUEVA
GARCÍA RUBEN,
Problemas de química y como
resolverlos. Colección RACSO.
Lima-Perú, 2001.
7. BURNS R. , 2da. Ed. ,
Prentice-Hall Hispanamericana S. A.
México, 1996.
8. PETRUCCI R., 1ra. Ed. ,
Fondo Educativo Interamericano,
México, 1977.
Lic. Carlos Jara Benites

19. LIBROS EN VENTA DEL
LIC. CARLOS A. JARA BENITES
PEDIDOS AL TELF. 5672443 O AL CEL. 987164522