Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016

8/16/2019 Diagramas de Fases y Regla de Las Fases 2016

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DIAGRAMAS DE

FASES Y REGLA DE

LAS FASES

UNIDAD III

LICDA. DALILA GUADALUPE ANAYA RODRÍGUEZ. 2016


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OBJETIVO GENERAL

Interpretar y construir

diagramas de fases parasistemas heterogéneos de

uno, dos y trescomponentes.


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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


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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.


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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.


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*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.


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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:

=

,,

= ∆


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=

=

=


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La estabilidad será de aquella fase conpotencial químico menor a unatemperatura dada:

<

<

<

< < < <

> < <


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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.


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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.

= − +


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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.


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Grados de libertad (F): es el número devariables intensivas independientes, comopresión, temperatura o composición,necesarias para describir el estado delsistema por completo.


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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:


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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.


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Se aplica a todo tipo de transiciones entre

fases, por ejemplo: fusión, sublimación,evaporación, transiciones sólido-sólido.

VT

H

dT

dP


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Aplicando la ecuación 1 para el cambio defase s-L, en el sentido de la fusión:

Forma integrada:

− = ∆

∆


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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:


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Para el cambio de una fase condensada a una

fase gaseosa:

=∆

− ( ó )

< ≪≪

∆ ≈

Se tiene la aproximación:


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Y si:

Al sustituir este valor en la ecuación 4

resulta:

=

=

∆


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Al integrar:

= −

∆

−

= −

∆

−


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P

T/ oC

0 0,0098 100 374

1 atm

220 atm

4.58 mmHg


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P/atm

73

5,11

-56,6

T/ oC

31,1


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APLICACIONES

*Esterilización de material e instrumentalmédico en autoclaves.

*Liofilización de fármacos y alimentos.


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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


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INVESTIGAR

Ventajas y Desventajas

del uso de la liofilización


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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.

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