Daiagrama De Fases

DIAGRAMA DE FASES

Los diagramas de fases, son una representación grafica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de una variable elegida para facilitar el estudio del mismo estas pueden ser la presión, la temperatura y la composición respectivas. Los diagramas de fases se realizan mediantes condiciones de equilibrio.

La mayoría de los diagramas de fases han sido construidos según condiciones de equilibrio, siendo utilizados por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos de comportamiento de los materiales; debido a que aportan valiosa información sobre la fusión, evaporación, cristalización, y otros fenómenos. Los diagramas tienen aplicaciones importantes en química, geología, fisicoquímica, ciencia de os materiales, etc.

Parte de la información que se pueden obtener a partir de ellos son:

 Fases presentes a diferentes composiciones y temperaturas.

 Solubilidad de un elemento o compuesto en otro.

 Temperaturas a la cual una aleación que se empieza a enfriar empieza a solidificarse así mismo el rango de temperatura en el que tiene, lugar la solidificación.

 Temperatura a la que se funden o empiezan a fundirse las distintas fases.

INTERPRETACION TERMODINAMICA DEL EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR

Los procesos de absorción, destilación, extracción,etc; ponen en contacto fases de diferentes composiciones y cuando no están en equilibrio, la masa que se transfiere altera a dichas composiciones.

Es decir que el tamaño del cambio que se produce tanto como la velocidad en que se verifica este proceso depende de las desviaciones de las condiciones de equilibrio. Es decir que para el tratamiento cuantitativo de la transferencia de masa será necesario conocer T,P y las composiciones de las fases en el equilibrio. El sistema en equilibrio liquido/vapor se estudia mediante el modelo de la ley de Raoult.

Hemos visto que a una T y P dadas, en un sistema constituido por dos fases (ej. líquido y gas) de una sustancia pura, el equilibrio termodinámico se produce cuando los potenciales químicos de la sustancia son iguales en ambas fases: . En el caso de una mezcla homogénea de varias sustancias, disolución, el equilibrio material se produce igualmente cuando los potenciales químicos de cada una de las sustancias son iguales en ambas fases.

Por sencillez, vamos a considerar que las sustancias que forman la mezcla binaria en fase gaseosa se comportan como gases ideales, y que en fase líquida constituyen una disolución ideal (los dos componentes líquidos son estructuralmente y químicamente muy similares, de forma que las interacciones moleculares soluto-disolvente, soluto-soluto y disolvente-disolvente son iguales).

Una característica de las disoluciones ideales es que a una temperatura dada, cada componente de la disolución ejerce una presión de vapor que es proporcional a su fracción molar en la fase líquida (χi) y a la presión de vapor del componente puro a esa temperatura (Pi*), (Ley de Raoult):

Donde la fase de vapor se ajusta al comportamiento del gas ideal, es decir a presiones bajas moderadas, y la fase liquida es una solución ideal, siempre y cuando sean especies químicas semejantes se deben cumplir que:

 La entalpia de la solución (entalpia de la mezcla es cero).

 No hay cambio de volumen en la mezcla.

 La presión de vapor de la solución se ajusta a la ley de raoult.

 Los coeficientes de actividad para cada componente (que es una medida de la desviación de la idealidad) son iguales a 1.

Recordando que el potencial químico de un gas ideal (i) en una mezcla de

...