Reglas de Las Fases

Regla de las fases Fase (P): toda parte homogénea y físicamente distinta de un sistema, separada de las otras partes del sistema por una superficie definida

Componente (C) : constituyente químico independiente mediante el cual se expresa la composición de una fase.

Grados de libertad (V): variables intensivas independientes que deben ser especificadas para que la condición de un sistema en equilibrio pueda ser completamente definida.

P+V=C+2

1 componente, C=1 1 fase P= 1

C=1 P= 2 V= 1

V= V= 22 Temperatura o temperatura y presión Temperatura y presión presión son las son son las lasvariables variables variables independientes independientes independientes

C=1 P= 3 V= 0 No hay variables independientes en el punto triple

Diagrama de fases del agua

218 atm

Pto. de fusión normal

Pto. de ebullición normal

Regla de las fases. Diagrama de fases del agua V=1 Presión

V= 2 V= 2

V=1

Líq

Sól

V= 2

V=1

Gas

Temp V=0 P+V=C+2 C = 1⇒ P + V = 3

Diagrama de fases del azufre

En las curvas de equilibrio de dos fases V= 1 En las regiones de estabilidad de una única fase V= 2 En los puntos triples V= 0

Regla de las fases en sistemas reaccionantes P + V = Cind + 2 Cind es el nro de componentes químicos independientes Cind = C-r-a r: Reacciones químicas que vinculan los componentes a= otras condiciones estequiométricas o de presiones

CaCO3(s) ↔ CaO (s) + CO2 (g) T = 300 K 3 Fases : carbonato de calcio, óxido de calcio y dióxido de carbono.P = 3 3 especies químicas o componentes totales, una reacción que las vincula componentes químicos independientes. Cind= 2. a= 0 V = Cind + 2- P V = 2 + 2-3 = 1 ⇒ O sea fijada la T queda fijada la presión del sistema.

NH4Cl(s) ⇔ HCl(g) + NH3(g) Recipiente cerrado inicialmente sin HCl y NH3 P + V = Cind + 2 P= 2 Cind = C-r-a r= 1, debido a la reacción química a= 1, porque PT = PHCl + PNH3 = 2PHCl = 2PNH3 Cind = 3-1-1= 1

V = Cind + 2 -P V= 1 + 2 -2 = 1 Fijando una única variable (P ó T) queda totalmente descripto el sistema en equilibrio

NH4Cl(s) ⇔ HCl(g) + NH3(g) Recipiente cerrado inicialmente con HCl y NH3 en cantidades arbitrarias P + V = Cind + 2 P= 2 Cind = C-r-a r= 1, debido a la reacción química a=0 , porque PT = PHCl + PNH3

≠

2PHCl

≠ 2PNH3

Son cantidades arbitrarias y no fijadas por la estequiometría

Cind = 3-1-0 = 2 V = Cind + 2 -P V= 2 + 2 -2 = 2 Se deben dar dos variables para describir al sistema en equilibrio

Equilibrios heterogéneos Ley de distribución o reparto Dos líquidos inmiscibles y una sustancia que con solubilidades muy diferentes en ambos. Fase1 Fase 2

C1 K= C2 K es la constante de reparto y depende de la T. C1 y C2 son las concentraciones de la sustancia que se solubiliza en las fases 1 y 2. Ej.: I2 disuelto en agua y CCl4

Equilibrios heterogéneos Ley de distribución o reparto

C1 K= C2 La expresión de K es válida para aquellas especies moleculares que sean comunes a ambas fases y siempre que la sustancia disuelta tenga el mismo peso molecular en ambos disolventes.

Equilibrios heterogéneos con especies que presentan un equibrio de asociación en una fase

Fase 1

Fase 2

X1 K= X2

X1

n X2

Xn K eq = n X2

Xn

K= n

K . K eq n

X1 Xn K eq

X1 =K = n X n ´´

X1 es la concentración total del soluto en la fase 1 Xn es la concentración total del soluto en la fase 2 si está principalmente asociado