8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
1/33
DIAGRAMAS DE
FASES Y REGLA DE
LAS FASES
UNIDAD III
LICDA. DALILA GUADALUPE ANAYA RODRÍGUEZ. 2016
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
2/33
OBJETIVO GENERAL
Interpretar y construir
diagramas de fases parasistemas heterogéneos de
uno, dos y trescomponentes.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
3/33
1.Definir la regla de las fases.2.Aplicar la regla de las fases a sistemas
homogéneos y heterogéneos, de uno, dos y
tres componentes.
3.Explicar e ilustrar el equilibrio de fases en
diagramas, para sistemas binarios líquido-líquido y sólido líquido.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
4/33
4. Interpretar y diseñar diagramas
triangulares para el equilibrio de fases
en sistemas ternarios.
5. Calcular porcentajes de rendimiento en
procesos de separación y
solubilización, en los diferentes
diagramas de fases.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
5/33
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
6/33
UTILIDAD DE LOS DIAGRAMAS DE FASES
*Permiten conocer las fases presentes adiferentes composiciones y temperaturas,bajo condiciones de enfriamiento lento
(equilibrio).
*Identificar la solubilidad, en el estado
sólido y en el equilibrio, de un elemento (ocompuesto) en otro.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
7/33
*Visualizar la temperatura en la cualuna aleación enfriada bajocondiciones de equilibrio, comienza
a solidificar.
*Permiten conocer la temperatura a
la cual comienzan a fundirsediferentes fases.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
8/33
3.2 REGLA DE LAS FASES.
EQUILIBRIO DE FASES
Para un sistema formado por dos o másfases, el equilibrio entre fases se
establece cuando el potencial químico delas fases es igual.
Potencial Químico:
=
,,
= ∆
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
9/33
=
=
=
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
10/33
La estabilidad será de aquella fase conpotencial químico menor a unatemperatura dada:
<
<
<
< < < <
> < <
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
11/33
REGLA DE LAS FASES DE GIBBS
La regla de las fases fuededucida en 1876 por J.W.Gibbs y es una relación para
determinar el menornúmero de variablesintensivas que pueden ser
cambiadas, sin cambiar elestado de equilibrio delsistema.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
12/33
La expresión matemática es la siguiente:
F son los grados de libertad, C es el númerode componentes y P es el número de fasespresentes, descritos para un sistema que se
encuentra en equilibrio termodinámico.
= − +
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
13/33
Fases (P): Es una porción homogénea delsistema, uniforme en todas sus partes, tanto
en composición química como en su estadode agregación y mecánicamente separablepor métodos físicos
Número de componentes (C): Correspondeal menor número de especies,químicamente independientes, que formanparte del mismo sistema.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
14/33
Grados de libertad (F): es el número devariables intensivas independientes, comopresión, temperatura o composición,necesarias para describir el estado delsistema por completo.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
15/33
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
16/33
3.3 DIAGRAMAS DE FASES PARASISTEMAS DE UN COMPONENTE.
Si el sistema está conformado por uncomponente, este estará presente en todas
las fases. La presión del sistema estarádeterminada por el vapor de dichocomponente.El diagrama P-T completo se
construye a partir de los siguientes puntos:
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
17/33
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
18/33
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
19/33
ECUACIÓN DE CLAPEYRON
Esta ecuación considera un sistema formadopor dos fases en equilibrio dinámico a una
temperatura y presión dadas y es unarelación matemática exacta que proporcionala conexión entre las propiedades de fases
diferentes.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
20/33
Se aplica a todo tipo de transiciones entre
fases, por ejemplo: fusión, sublimación,evaporación, transiciones sólido-sólido.
VT
H
dT
dP
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
21/33
Aplicando la ecuación 1 para el cambio defase s-L, en el sentido de la fusión:
Forma integrada:
− = ∆
∆
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
22/33
Ecuación de Clausius-Clapeyron.
Para el equilibrio entre una fasecondensada (s o L) y una fase vapor (o un
gas), al aplicar la ecuación de Clapeyronpara el cambio de fase:
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
23/33
Para el cambio de una fase condensada a una
fase gaseosa:
=∆
− ( ó )
< ≪≪
∆ ≈
Se tiene la aproximación:
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
24/33
Y si:
Al sustituir este valor en la ecuación 4
resulta:
=
=
∆
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
25/33
Al integrar:
= −
∆
−
= −
∆
−
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
26/33
P
T/ oC
0 0,0098 100 374
1 atm
220 atm
4.58 mmHg
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
27/33
P/atm
73
5,11
-56,6
T/ oC
31,1
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
28/33
APLICACIONES
*Esterilización de material e instrumentalmédico en autoclaves.
*Liofilización de fármacos y alimentos.
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
29/33
LIOFILIZACIÓN
Consta de tres fases:
sobrecongelación,desecación primaria,
desecación secundaria.
Reduce pérdidas decomponentes volálites otermosensibles.
Métodos más viables deconservación de productosbiológicos
Congelación ydeshidratación
Células, enzimas, vacunas,levaduras, sueros,
derivados sanguíneos,frutas, carnes.
No se alteran las
propiedades de losproductos obtenidos y éstos
se rehidratan fácilmente.
Permite la conservaciónindefinida sin cadena de
frío, con menos del 15% de
humedad y alta estabilidadmicrobiológica.
Proceso de conservación yestabilización mediante
sublimación
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
30/33
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
31/33
INVESTIGAR
Ventajas y Desventajas
del uso de la liofilización
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
32/33
8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016
33/33
EJEMPLO.
Para el agua, el calor de vaporización esde 40.65 kJ/mol y el punto de ebullición
normal es 373.15K. Calcular el punto deebullición para el agua en la cumbre deuna montaña de 5500 m de altura,
donde la presión barométrica normales 380 torr.
Top Related