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Cambios de fase 5 to

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Cambios de fase 5 to

  1. 1. CAMBIOS DE FASELos cambios de fase, o las transformaciones de una fase en otra se presentan cuando se agrega ose quita energía (casi siempre en forma de calor). Son cambios físicos que se distinguen porquecambia el orden molecular.Equilibrio líquido-vapor:Las moléculas del líquido no están fijas en un retículo rígido, sino que están en continuomovimiento. Cuando las moléculas del líquido tienen suficiente energía para escapar de lasuperficie, sucede un cambio de fase. La vaporización es el proceso en el cual el líquido setransforma en gas. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la energía cinética y por lo tantomás moléculas dejan la fase líquida.Presión de vapor:Cuando un líquido se evapora, sus moléculas gaseosas ejercen una presión de vapor sobre lasuperficie. La presión de vapor es medible solo cuando hay suficiente cantidad de vapor, perocuando aumenta la concentración de vapor se produce la condensación de algunas moléculas queregresan a la fase líquida, eso ocurre cuando una molécula choca contra la superficie y quedaatrapada por las fuerzas intermoleculares del líquido. Se llega en este momento a un equilibrioentre el líquido y el vapor.La presión de vapor es la presión del vapor medido cuando hay un equilibrio dinámico entre lacondensación y la evaporación. Esta presión de vapor depende de la temperatura, a mayortemperatura mayor presión de vapor.El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a lapresión externa. El Punto de ebullición normal de un líquido es la temperatura a la cual hiervecuando la presión externa es de 1 atm.Equilibrio líquido-sólido:La transformación de un líquido en sólido se conoce como congelación; el proceso inverso sedenomina fusión. El punto de fusión de un sólido o el punto de congelación de un líquido es latemperatura a la cual las fases sólida y líquida coexisten en equilibrio.Como las moléculas en la fase sólida están unidas con más fuerza que en la fase líquida, senecesita calor para producir la transición de fase sólido-líquido.Como es de esperar el enfriamiento tiene el efecto contrario al calentamiento. Si se elimina calorde una muestra de gas, su temperatura disminuye. A medida que se forma el líquido, se liberacalor porque su energía disminuye, por eso durante la condensación la temperatura permaneceUn líquido se puede enfriar por debajo de su punto de congelación, en un proceso llamadoconstante. Al continuar el enfriamiento se produce la congelación.sobreenfriamiento y sepresenta cuando el líquido se enfría rápidamente y las moléculas no tienen tiempo de acomodarsea la estructura ordenada de un sólido. Un líquido sobreenfriado es inestable, la agitación leve o laadición de una pequeña “semilla” de un cristal hará que se solidifique con rapidez.
  2. 2. Equilibrio sólido-vapor:El proceso en el cual las moléculas pasan directamente del sólido a vapor se conoce comosublimación. El proceso inverso se llama deposición, o sea que pasan directamente de vapor asólido.Por ejemplo la naftalina y el yodo sólido subliman a temperatura ambiente.Diagramas de faseUn diagrama de fase resume las condiciones en las cuales una sustancia existe como sólido,líquido o gas.AguaEn la figura se representa el diagrama de fases para el agua. La gráfica se divide en tres regionesy cada una de ellas representa una fase pura. La línea que separa cada zona indica lascondiciones de presión y temperatura para las cuales las dos fases coexisten en equilibrio. Elpunto en el que se unen las tres curvas se denomina punto triple y corresponde a la únicacondición en la que las tres fases pueden estar en equilibrio. Para el agua ese punto está en0,01ºC y 0,006 atm. Los diagramas de fases permiten predecir los cambios en el punto deebullición y en el punto de fusión de una sustancia debido a los cambios de la presión externa.Dióxido de carbonoEl diagrama de fases para el dióxido de carbono tiene mucha semejanza con el del agua, con unaexcepción importante: la pendiente de la curva entre las fases sólida y líquida es positiva. El aguase comporta diferente porque el hielo es menos denso que el agua líquida. El punto triple para eldióxido de carbono está en -57ºC y 5,2 atm.Como se ve , toda la fase líquida está muy por arriba de la presión atmosférica, por consiguientees imposible que el dióxido de carbono sólido se funda a la presión de 1 atm. Por ello, cuando elCO2 sólido se calienta por encima de -78ºC sublima. Es lo que se conoce como hielo seco porqueparece hielo y no se funde y por esta propiedad se utiliza como refrigerante.

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