Cómo predecir transiciones de fase usando un diagrama de fase

Cada estado de la materia, ya sea sólido, líquido o gas, se denomina fase. Los diagramas de fase son herramientas útiles para la descripción de los estados de un tipo dado de la materia a través de diferentes temperaturas y presiones.

Cuando la materia se mueve de una fase a otra, debido a cambios en la energía térmica y / o presión, se dice que la materia que someterse a una transición de fase. El paso de líquido a gas se llama hirviendo, y la temperatura a la cual ocurre de ebullición se llama punto de ebullición. El paso de sólido a líquido se llama de fusión, y la temperatura a la que ocurre la fusión se llama punto de fusion. El punto de fusión es el mismo que el punto de congelación, pero la congelación implica pasar la materia de líquido a fase sólida.

En la superficie de un líquido, las moléculas pueden entrar en la fase gaseosa más fácilmente que en otros lugares dentro del líquido debido a los movimientos de las moléculas no son tan limitados por las moléculas a su alrededor. Así pues, estas moléculas de la superficie pueden entrar en la fase gaseosa a temperaturas por debajo del punto de ebullición característica del líquido. Este cambio de fase de baja temperatura se llama evaporación y es muy sensible a la presión. Bajas presiones permiten una mayor evaporación, mientras que las altas presiones alientan moléculas de volver a entrar en la fase líquida en un proceso llamado condensación.

Se llama La presión del gas sobre la superficie de un líquido, el Presión del vapor. Comprensiblemente, líquidos con puntos de ebullición bajos tienden a tener altas presiones de vapor debido a que las partículas están débilmente atraídos el uno al otro. En la superficie de un líquido, las partículas de interacción débil tienen una mejor oportunidad de escapar a la fase de vapor, lo que aumenta la presión de vapor. Vea cómo cinética molecular teoría ayuda a dar sentido a las cosas?

En la combinación correcta de presión y temperatura, la materia puede pasar directamente de un sólido a un gas, o vapor. Este tipo de cambio de fase se llama sublimación, y es el tipo de cambio de fase responsable de la niebla blanca que emana de hielo seco, el nombre común para el dióxido de carbono sólido. El movimiento en la dirección opuesta, a partir de gas directamente en fase sólida, se llama deposición.

La tabla resume los cambios de fase.

Un diagrama de fases por lo general muestra los cambios de temperatura en el eje horizontal y cambios en la presión en atmósferas (atm), o en el eje vertical. Las líneas dibujadas dentro del campo de temperatura-presión del diagrama representan los límites entre las fases, como se muestra para el agua y dióxido de carbono en la figura.

Try un ejemplo: Etanol (C₂H₆O) tiene un punto de -114 grados Celsius congelación. El compuesto 1-propanol (C₃H₈O) tiene un punto de fusión de -88 grados Celsius. A 25 grados Celsius (donde ambos compuestos son líquidos), que es probable que tenga la presión de vapor más alta, y por qué uno?

En primer lugar, aviso de que un punto de congelación y un punto de fusión son la misma cosa - ese punto es la temperatura a la cual una sustancia se somete el líquido-a-sólido o sólido a líquido de transición de fase. A continuación, comparar los puntos de congelación / fusión de etanol y propanol. Mucho temperaturas más frías se deben lograr para congelar etanol que se congele propanol. Esto sugiere que las moléculas de etanol tienen un menor número de fuerzas de atracción entre ellos que las moléculas propanol hacen. A los 25 grados centígrados, ambos compuestos están en fase líquida. En los líquidos puros cuyas partículas tienen intermolecular más débil (entre-molécula) de atracción, la presión de vapor es más alto porque las moléculas en la superficie del líquido pueden escapar más fácilmente en fase de vapor (gas). Por lo tanto, eTHANOL tiene la presión de vapor superior a 25 grados centígrados.