© 1997 - 2000 I. Nieves Martínez Página - 1 -
EQUILIBRIO HETEROGÉNEO : DIAGRAMA DE FASESI. EQUILIBRIO DE FASES DE SUSTANCIAS PURAS:
A. Sistema homogéneo - una sola fase; unidades en composición química y estado físico.
B. Sistema heterogéneo - Varias fases física y químicamente diferentes se separanmecánicamente.
C. Fase - parte uniforme de un sistema en composición química y propiedades físicasseparadas por superficies límites.
D. Número de fases de un sistema, (P) - número de regiones homogéneas diferentescaracterizadas por propiedades intensivas definidas y separadas una de las otras porfronteras.
E. Composición ó Componente, (C):- número de especies químicamente diferentes necesarias para describir la
composición de cada fase. Componente varía su composición en formaindependiente.
- es el número mínimo ó menor de sustancias en función de las cuales sepueden describir separadamente la composición de cada una de las fases delsistema.
- sustancia = componente si no hay reacción entre sí.: # componentes < # desustancias si hay reacción.
- # sustancia - # ecuaciones de equilibrio - # condiciones iniciales ó deestequiometría ó condiciones de electroneutralidad, (soluciones iónicas)
Ejemplo:H2O, HCN, H+, OH-, CN- 5 sustancias
H2O º H+ + OH-2 equi libr ios
HCN º H+ + CN-
X(H+) = X(CN-) + X(OH-) 1 electroneutralidad
C = 5 - 2 - 1 = 2
F. Número de grados de libertad ó Varianza, (F) - número mínimo de variablesintensivas independientes, (P, T, concentración) que deben especificarse para poderdescribir completamente el estado del sistema.
G. Regla de fase de Willard Gibbs.1. F = C - P + 2 (1)
2. C componentes en P fases
3. F = # de variables independientes intensiva.
4. Variables de composición (C -1) ya que 3xi = 1 en una fase. En P fases:P(C - 1) = Variables de composición ó concentración.
EQUILIBRIO HETEROGÉNEO : DIAGRAMA DE FASES
© 1997 - 2000 I. Nieves Martínez Página - 2 -
5. T, P por lo tanto variables intensivas que se deben tomar en cuenta.(C - 1)P + 2
6. Si T ó P se mantiene constante (C - 1)P + 1 ya que las fases están enequilibrio.
7. Estados de equilibrio:P - 1 ecuaciones de equilibrio para un componente.C(P - 1) ecuaciones de equilibrio para C componentes
8. F = # de variables - # de ecuaciones = P(C - 1) + 2 - C(P - 1)F = C - P + 2
9. Ejemplo:C = 1 F = 3 - PP = 1 F = 2 bivariante; T, PP = 2 F = 1 univariante; T ó PP = 3 F = 0 invariante, pto. triple
10. Ejemplo de polimorfismo:asufre (alotropía - elemento): rómbico ymonoclínico
11. Análisis termal: curvas de enfriamiento a P constante.a. Ejemplo de transición de fase se libera calor debido a )H y la rapidez
de enfriamiento disminuyea;F = C - P + 2 = 1 - 2 + 2 = 1F = 0 a P constante
H. Transiciones de fase de primer orden 1. Transferencias de calor a los alrrededores )H � 0
2. (2)
3. (3)
4. (4)
I. Transiciones de segundo orden:1. )H = 0 y )V = 0 (5)
2. CP no tiende a infinito, cambia por cantidad finita
EQUILIBRIO HETEROGÉNEO : DIAGRAMA DE FASES
© 1997 - 2000 I. Nieves Martínez Página - 3 -
3. (6)
4. No continua en (7)
J. Transiciones tipo 8 (metales a estados de superconductividad)1. )Hm = 0 y )Vm = 0 CP º 4 (8)
II. DERIVACIÓN ECUACIÓN DEL EXPERIMENTOA. Regla de fases de Gibbs
F = C - P + 2
B. Determinación de )Hf
(9)
(10)
Derivando con respecto a T a ambos lados de (10)
(11)
Utilizando la ecuación de Gibbs - Helmholtz:
EQUILIBRIO HETEROGÉNEO : DIAGRAMA DE FASES
© 1997 - 2000 I. Nieves Martínez Página - 4 -
(12)
Sustituyendo (12) en (11)
(13)
Integrando (13):
(14)
donde: T0 es la temperatura de congelación del sólido puro.T es la temperatura de congelación de la solución a fracción molar x.
(15)
Top Related