FASES DE UNA SUSTANCIA PURA

FASES DE UNA SUSTANCIA PURA

Por experiencia se sabe que las sustancias existen en fases diferentes. A temperatura

y presión ambiental el cobre es un sólido, el mercurio un líquido y el

nitrógeno un gas, pero en condiciones distintas, cada uno podría aparecer en

fases diferentes. Aunque son tres las principales —sólida, líquida y gaseosa—,

una sustancia puede tener varias fases dentro de la principal, cada una con

distinta estructura molecular. Por ejemplo, el carbono existe como grafito o

diamante en la fase sólida, el helio tiene dos fases líquidas y el hierro tres

fases sólidas. A presiones altas, el hielo existe en siete fases diferentes. Una

fase tiene una configuración molecular distinta, es homogénea en todas partes

y está separada de las demás fases por superficies frontera de fácil identificación.

Las dos fases del H2O en el agua helada representan un buen ejemplo de

esto.

Al estudiar dos fases o cambios de fase en termodinámica, no es necesario

poner el interés en la estructura molecular y el comportamiento de las distintas

fases, pero sí es muy útil comprender los fenómenos moleculares de cada

fase. A continuación se explica de manera breve las transformaciones de fase.

Los enlaces moleculares son más fuertes en los sólidos y más débiles en los

gases, debido en parte a que las moléculas en los primeros están más próximas

entre sí, mientras que en los gases se hallan separadas por distancias relativamente

grandes.

Las moléculas en un sólido están dispuestas en un patrón tridimensional

(red) que se repite por todo el sólido (Fig. 3-3). A causa de las pequeñas distancias

intermoleculares existentes en un sólido, las fuerzas de atracción entre

las moléculas son grandes y las mantienen en posiciones fijas (Fig. 3-4). Estas

fuerzas de atracción entre moléculas se vuelven de repulsión a medida que la

distancia intermolecular se aproxima a cero, lo cual evita que las moléculas

se apilen unas sobre otras. Aunque las moléculas en un sólido permanecen en

una posición relativamente fija, oscilan de manera continua respecto a sus

...