Es una breve explicación sobre equilibrio de fases en un sistema termodinámico

1. Eje 1Eje 1
Equilibrio de FasesEquilibrio de Fases

2. Equilibrio
Mecánico Térmico
Material
Equilibrio de fases
Equilibrio químico
T Tα β=P Pα β
=

3. Las fases en un sistema pueden ser:
- Fase Líquida
- Fase Gaseosa
- Fase Sólida
Si están en equilibrio significa que sus variable intensivas
(P y T) son iguales.

4. FASES Y TRANSICIONES DE FASE.FASES Y TRANSICIONES DE FASE.
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)

5. Transición de fase: Conversión de una fase en otra.
Gas
Líquido
Sólido
Sublimación
Vaporización
Fusión
Condensación
Solidificación
Deposición

6. Regla de las fasesRegla de las fases
Para caracterizar completamente sistema termodinámico
es necesario conocer el valor de un número de variables
intensivas independientes.
L = C – F + 2
L número de variables intensivas independientes
(grados de libertad del sistema)
C número de componentes químicos del sistema
F número de fases presentes en el sistema
Disolución acuosa sobresaturada de
sacarosa, en equilibrio con su vapor:
C = C6H12O6, H2O = 2
F = sólido, líquido, gas =3
L = 2 - 3 +2 = 1 ej. T
Disolución acuosa sobresaturada de
NaCl y KCl, en equilibrio:
C = NaCl, KCl, H2O = 3
F = sólido 1, sólido 2, líquido = 3
L = 3 - 3 +2 = 2 ej. T y P
Sustancia pura: C = 1
F = 1 L = 1 - 1 +2 = 2 T y P
F = 2 L = 1 - 2 +2 = 1 T (o P)
F = 3 L = 1 - 3 +2 = 0

7. Mezcla gaseosa : N2, H2 y NH3:
C = 3
F = 1 L = 3 - 1 +2 = 4 T , P, X1 y X2
Donde X1 y X2 son las fracciones molares de cada componente
es decir, si es una mezcla de tres gases con conocer solo dos
fracciones, la tercera se calcula por diferencia, ya que la suma
de las fracciones molares en cualquier mezcla debe ser 1

8. DIAGRAMA DE FASES EN SISTEMASDIAGRAMA DE FASES EN SISTEMAS
DE UN COMPONENTE.DE UN COMPONENTE.
Curvas de Presión de Vapor
Temperatura de fusión a P
Temperatura de ebullición a P
Punto de ebullición normal:
Temperatura a la que la presión
de vapor del líquido es igual a la
presión de 1 bar ( o 1 atm).
Punto de fusión normal:
Temperatura a la que funde el
sólido si la presión es de 1 bar.

9. Diagrama de fases de una sustancia pura
Cada punto da una pareja de
valores (P, T) en los cuales existe
equilibrio entre 2 fases, µα
=µβ
H2O

10. Diagrama de fases del CO2

11. C: punto crítico
Característico de cada sustancia
(agua: Tc = 374ºC, Pc = 218 atm)

12. Más allá del punto crítico
⇓
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].

13. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMASEQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS
MULTICOMPONENTESMULTICOMPONENTES33
Equilibrio líquido - líquido en mezclas binarias
nA nB nA + nB
T, P ctes

14. Equilibrio líquido-gas de mezclas binarias
Características de las disoluciones ideales:
• 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)
∗
=i i iP X P
Ley de Raoult
EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMASEQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS
MULTICOMPONENTESMULTICOMPONENTES33
Consideraciones
sobre la mezcla:
Fase gas: Gases ideales
Fase líquida: disolución ideal.

15. i i iP X P∗
=

16. Ley de Henry:
La cantidad de gas disuelta en un líquido a temperatura
constante es proporcional a la presión parcial del gas sobre
el líquido.
Esta ley se resume en la siguiente ecuación:
P= kH · C
Donde:
p: presión parcial del gas
c: concentración del gas
kH: constante de Henry

17. Ley de Dalton:
" La suma de las presiones parciales de cada gas es igual a
la presión total de la mezcla de gases".
P​Total=P​​ ​gas 1+P​​ ​gas 2+P​​ ​gas 3...​​
También se puede expresar en función de las fracciones
molares
Pgas 1​ =​​ x​1P​​ ​Total​​