Equilibrio entre Fases

Diseño Experimental

Problema a resolver

Queremos observar el equilibrio entre las diferentes fases (solido-liquido, liquido-vapor, solido-liquido-vapor), para esto debemos tener datos para hacer un cálculo aproximado de las temperaturas a las que observaremos el equilibrio entre las fases para que al realizar los experimentos tengamos un parámetro de referencia en la medición de las temperaturas. Posteriormente a partir de las temperaturas obtenidas y aplicando la ecuación de Clausius - Clapeyron podremos realizar un diagrama de fases.

Construir el diagrama de fases del ciclohexano a partir de datos obtenidos en la literatura, experimentales y calculados.

Introducción

Metodología

Equilibrio líquido-vapor

Equilibrio sólido- líquido

Una sustancia pura como el agua puede existir en fase sólida, líquida y gas, dependiendo de las condiciones de temperatura y presión.

Los diagramas de fases son representaciones gráficas de las fases que están presentes en un sistema a varias T y P. Utilizados para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de equilibrio en sistemas de un componente o varios.

Un diagrama de fases nos permite:

• Conocer qué fases están presentes a diferentes P y T bajo condiciones de equilibrio.

• Identificar la T a la cual comienzan a fundirse diferentes fases.

• Calcular las líneas de tendencia que representan los cambios de P conforme varía la T, (dP/dT). Esta determinación, se puede calcular con las ecuaciones de Clapeyron o de Clausius-Clapeyron.

• Especificar cuántas variables son necesarias para determinar la fase o fases del sistema cuando se encuentra en equilibrio.

Figura 1. Calculo del punto de congelamiento

Figura 2. Determinación del punto de ebullición

Objetivos Particulares

a) Comprender la información que proporcionan la regla de fases de Gibbs y la ecuación de Clausius-Clapeyron

b) Distinguir los equilibrios entre las diferentes fases (sólido, líquido, vapor).

c) Deducir las propiedades termodinámicas involucradas en la transición de fases

Equipo 4

Punto Crítico del Ciclohexano

Equilibrio entre Fases

Objetivo General

Construcción del Diagrama de Fases del Ciclohexano

Figura 4. Punto crítico del cilohexano

Interpretar el diagrama de fases de una sustancia pura, construido a partir de datos de presión y temperatura obtenidos a través de diferentes métodos

Bibliografía

Aplicaciones en la Industria

Figura 3. Determinación del punto triple (S-L-V)

• La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio, siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de materiales; debido a que aportan valiosa información sobre la fusión, el moldeo, la cristalización y otros fenómenos.
• Los equilibrios de fase y sus respectivos diagramas de fase en sistemas multicomponentes tienen aplicaciones importantes en química, geología y ciencia de los materiales. Por otra parte, los diagramas de fases son de gran importancia pues apoyan, entre otros, estudios de solidificación, microestructura, metalurgia física y el "diseño de nuevos materiales".

• Chang, Raymond. Fisicoquímica, 2a edición. Mc Graw-Hill, México, 2007.
• Gonzáles, M. 6 de Mayo de 2010. Función de Gibbs. Química. Recuperado de http://www.quimica.laguia2000.com
• Hernández, S. Depto. de Fisicoquímica. Facultad de Química, UNAM. Recuperado de:http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/PresentacionDiagramadefases_28673.pdf

Resultados

Conclusiones

Análisis de Resultados

Un diagrama de fases ofrece información relevante sobre el estado de agregación de una sustancia y los equilibrios físicos que tiene a ciertas condiciones de temperatura y presión. En esta práctica se hizo para un solo componente, no obstante usando la regla de las fases de Gibbs es posible hacerlo para más de un componente. Usando la ecuación de Clausius-Clapeyron (conociendo los valores de entalpía) es posible extrapolar datos para construir el diagrama de fases asignando valores de temperatura y presión.

Cálculos

• En la gráfica representada se pueden apreciar tres áreas, cada una de ella representa una fase (sólido, líquido o vapor). Las líneas nos indican cuando existe un equilibrio entre dos fases y el punto donde logran intersectar las tres líneas es el punto triple, pues en este se encuentran las tres fases S-L-V.

La realización del diagrama de fases del ciclohexano nos permite saber la presión correspondiente a cada temperatura si queremos tener dos fases en equilibrio, las condiciones a las que sólo encontraremos una fase y la presión y temperatura que necesitamos tener en el sistema para poder observar las tres fases coexistiendo en equilibrio.