“CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA DE FASES DEL

CICLOHEXANO ”

Profesora:M.enC.GregoriaFloresRodríguez

DepartamentodeFisicoquímicaLaboratoriodeTermodinámica

UniversidadNacionalAutónomadeMéxicoFacultaddeQuímica

EQUILIBRIO ENTRE FASESCONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA DE

FASESI. OBJETIVO GENERALInterpretar el diagrama de fases de una sustancia pura, construido apartir de datos de presión y temperatura obtenidos a través dediferentes métodos.

II. OBJETIVOS PARTICULARESa. Comprender la información que proporcionan la regla de las fases deGibbs 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 transiciónde fases.

III. PROBLEMAConstruir el diagrama de fases delciclohexano a partir de datos obtenidos en laliteratura, experimentales y calculados.

Equilibrio entre fases.Construcción de un diagrama de fases

¿Que es un diagrama?

Figura gráfica que representa las relaciones entre las diferentes partes de un conjunto o sistema.

¿Qué es una fase?

Parte de la materia que tiene un estado físico uniforme ydiferenciado de las demás fases.

Una fase es termodinámicamente estable en el intervalo deT en el cual tiene un potencial químico menor quecualquier otra fase.

Son representaciones gráficas de las fases queestán presentes en un sistema a varias T y P

La mayoría de los diagramas de fase han sidoconstruidos según condiciones de equilibrio(condiciones de enfriamiento lento), siendoutilizadas para entender y predecir muchosaspectos del comportamiento de equilibrio ensistemas de un componente o varios.

¿QUÉESUNDIAGRAMADEFASES?

P

T

S

L

G

¿CÓMOESUNDIAGRAMADEFASES?

Diagrama de fases

Información que se puede obtener de los diagramas de fase:

* CONOCER que fases están presentes a diferentes P y Tbajo condiciones de equilibrio.

* IDENTIFICAR la T a la cual comienzan a fundirsediferentes fases.

•CALCULAR las líneas de tendencia que representan loscambios de P conforme varia la T, (dP/dT).• Esta DETERMINACIÓN se puede calcular con lasecuaciones de Clapeyron o de Clausius-Clapeyron.* ESPECIFICAR cuántas variables son necesarias paradeterminar la fase o fases del sistema cuando se encuentraen equilibrio.

Los diagramas de fase de un solocomponente es una representación gráfica dela ecuación de Clapeyron o de la ecuación deClausius-Clapeyron.

“Este Resultado es la pendiente del límite defases en cualquier punto es exacto y esaplicable a cualquier transición de fases deuna sustancia pura.”

Para caracterizar completamente a un sistema termodinámico es necesario conocer el valor de un

número de VARIABLES intensivas INDEPENDIENTES.

f = c – p + 2

f: número de variables intensivas independientes (grados de libertad del sistema)

c: número de componentes químicos del sistema

p: número de fases presentes en el sistema

Disolución acuosa sobresaturada de sacarosa, en equilibrio con su vapor:

c = C6H12O6, H2O = 2p = sólido, líquido, gas =3

f = 2 − 3 +2 = 1 ej. T

Disolución acuosa sobresaturada de NaCl yKCl, en equilibrio:

c = NaCl, KCl, H2O = 3p = sólido 1, sólido 2, líquido = 3

f = 3 − 3 +2 = 2 ej. T y P

Sustancia pura: c = 1

p = 1 f = 1 − 1 +2 = 2 T y P

p = 2 f = 1 − 2 +2 = 1 T o P

p = 3 f = 1 − 3 +2 = 0

REGLADELASFASESDEGIBBS

trans

trans

SdPdT V

La regla de las fases de Gibbs indica el número de variables intensivas independientes que describen al sistema.

f = c – p + 2

La ecuación de Clapeyron es una relación termodinámica exacta que indica la tendencia de las líneas de equilibrio (pendiente).

( ) ( )( ) ( )

vap

vap

SdP S g S ldT V V g V l

( ) ( )( ) ( )

sub

sub

SdP S g S sdT V V g V s

( ) ( )( ) ( )

fus

fus

SdP S l S sdT V V l V s

L-V

S-V

S-L

Equilibrio Líquido-Vapor

2

1 2 1

1 1ln vapHPP R T T

Equilibrio Sólido-Vapor

2

1 2 1

1 1ln subHPP R T T

Equilibrio Sólido-Líquido

22 1

1

lnfus

fus

H TP P

V T

Ecuación de Clausius-Clapeyron

Ecuación de Clausius-Clapeyron

Ecuación integrada de Clapeyron

DIAGRAMA DE FASES EN SISTEMAS 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 lapresión de vapor del líquido esigual a la presión de 1 atm.

Punto de fusión normal:Temperatura a la que funde elsólido si la presión es de 1 atm.

¿Cómo se va a construir el diagrama de fases?

1.- Encontrar experimentalmente a las condiciones del laboratorio, elpunto triple de la sustancia escogida (ciclohexano).

3.- Calcular con la ecuación de Clausius-Clapeyron una T2 en unpunto de equilibrio L-V cercano a la temperatura de ebulliciónnormal.

2.- Determinar experimentalmente las temperatura de ebullición y decongelación a las condiciones de presión del laboratorio.

12

21

1

ln

vap

vap

T HT

PH RTP

2

1 2 1

1 1ln vapHPP R T T

4.- Calcular con la ecuación de Clausius-Clapeyron una T2 en unpunto de equilibrio L-V cercano a la temperatura de ebulliciónobtenida a la presión atmosférica del laboratorio.

¿Cómo se va a construir el diagrama de fases?

12

21

1

ln

vap

vap

T HT

PH RTP

5.- Calcular una temperatura T2 en un punto de equilibrio S-V.Este punto puede calcularse utilizando como referencia el punto tripleexperimental y el ΔH de sublimación teórico (ΔHsub = ΔHvap + ΔHfus)

12

21

1

ln

sub

sub

T HT

PH RTP

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e-mail: omar.termo@hotmail.com

Profesora:M.enC.GregoriaFloresRodríguez

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