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Estados de Agregacion-Diagrama de Fases - PDF'
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ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA
MATERIA – DIAGRAMA DE FASES
Fuerzas intermoleculares 𝐹𝑐𝑜ℎ𝑒𝑠𝑖ó𝑛 > 𝐹𝑟𝑒𝑠𝑝𝑢𝑙𝑠𝑖ó𝑛 𝐹𝑐𝑜ℎ𝑒𝑠𝑖ó𝑛 ≈ 𝐹𝑟𝑒𝑠𝑝𝑢𝑙𝑠𝑖ó𝑛 𝐹𝑐𝑜ℎ𝑒𝑠𝑖ó𝑛 < 𝐹𝑟𝑒𝑠𝑝𝑢𝑙𝑠𝑖ó𝑛
S S–L L L–G G
licuación
𝑇𝑒𝑏
ebullición
solidificación
𝑇𝑓
fusión
Observamos en la gráfica que al inicio, una masa de sólido (S) al ser calentada aumenta
su temperatura hasta llegar a 𝑇𝑓, luego esta se mantiene constante, a pesar que
seguimos incrementando calor, pues esto sirve para convertir toda la masa del sólido a
líquido (L); al proseguir el calentamiento el líquido aumenta su temperatura y cuando
llega a 𝑇𝑒𝑏 , esta se mantiene constante y el calor adicionado permite que toda la masa
líquida pase al estado gaseoso (G).
1. CAMBIOS DE ESTADO FÍSICO
Como se puede apreciar en los ejemplos citados, un estado físico depende del
grado de movimiento de sus partículas, por lo tanto, depende de factores
externos como la temperatura y presión.
Nota: - Estados condensados: sólido y líquido - Fluidos: líquido y gaseoso.
Endotérmico
+T , -P (calentamiento)
líquido
sublimación gaseoso
sólido
Sublimación inversa
-T, +P Exotérmico (deposición)
(enfriamiento)
vaporización
vapor
líquido
condensación
El vapor es un tipo de gas, pero en todo momento está en constante transición entre
el estado gaseoso y el líquido. Es un gas cuando está por debajo de su temperatura
crítica, pero puede ser condenado como líquido incrementando su presión sin reducir
su temperatura. También se puede describir al vapor como un estado de equilibrio
entre lo líquido y lo gaseoso.
Por otra parte, un gas es una sustancia que no puede volverse líquida con tan sólo
aplicarle presión.
A una temperatura ambiente el gas seguirá siendo gas en su natural estado. Si se
quiere cambiar esta fase, entonces es necesario que se cambien tanto la
temperatura como la presión. En resumen:
Evaporación Ebullición
evaporación
EJEMPLO APLICATIVO – 1
En relación con los cambios de la materia, indique verdadero o falso según
corresponda.
• El paso de sólido a vapor se llama deposición o sublimación inversa. ( F )
• En la licuación de un gas se absorbe energía. ( F )
• La solidificación es un proceso endotérmico. ( F )
• Para una sustancia, su condición física depende de la presión y la temperatura. ( V)
• Los estados de agregación poseen propiedades y características diferentes. ( V )
• Los estados condensados de la materia son sólidos y líquidos. (V )
• El paso de sólido a líquido absorbe calor y se llama fusión. ( V )
• La licuación de un gas ocurre a alta presión y baja temperatura. ( V)
• En la solidificación ocurre un proceso exotérmico. ( V )
• Si la fuerza térmica es mayor que la fuerza de cohesión, la materia se halla en
estado sólido ( F ).
• Si la fuerza de cohesión prevalece a la fuerza térmica, la materia se halla en el
estado sólido (V ).
• En el estado gaseoso las partículas poseen mayor entropía (desorden) ( V ).
• En el estado sólido la distancia intermolecular es mínima ( V ).
• En el estado líquido, la energía cinética de traslación de las moléculas es mayor
que en el sólido ( V ).
• Los líquidos son anisotrópicos ( F )
EJEMPLO APLICATIVO – 2
En relación a los sólidos, indique verdadero o falso según corresponda.
• Poseen volumen definido pero forma variable. ( F )
• Se comprimen por la acción de una fuerza externa. ( F )
• Poseen movimiento de vibración en un espacio reducido. ( V )
• Presentan cohesión elevada entre sus partículas. ( V )
• Son incompresibles al igual que los líquidos. ( V )
• Poseen menor fluidez que los gases. (V )
• Presentan orden molecular de corto alcance. (V )
• No se pueden sublimar en condición ambiental. (F )
Observaciones:
• A condiciones ambientales (P = 1atm; T = 25oC), el CO2, existe solo en forma gaseosa
(punto K.).
• Para poder licuar el CO2 se necesita T ≤ 31,1oC y una presión adecuada.
• El CO2 sólido (“hielo seco”) puede pasar a estado líquido (fundir) solo por encima de
5,2 atm (P ≥ 5,2 atm), por lo tanto, a presión normal (1 atm) es imposible que pase
a estado líquido, razón por la cual el hielo seco no moja los cuerpos materiales, pues
se sublima directamente.
• El CO2 sólido, por debajo de 5,2 atm, solamente se puede sublimar.
• El CO2 no tienen un punto de fusión normal; en su lugar, tiene un punto de
sublimación normal (es decir a 760 mmHg) del CO2 o “hielo seco” es −78 oC.
• El punto triple “T” donde existen en equilibrio las 3 fases ocurre a −56,6 oC y 5,2
atm.
La atracción intermolecular es una cantidad finita para cualquier sustancia dada y es
independiente de la temperatura. A temperaturas menores que 𝑇𝑐 , esta fuerza es
suficiente para mantener unidas a las moléculas (con una presión apropiada) en un
líquido. Por arriba de la 𝑇𝑐 , el movimiento molecular se vuelve tan enérgico que las
moléculas son capaces de liberarse de esta atracción.
La figura muestra lo que sucede cuando el hexafluoruro de azufre se calienta por
arriba de su temperatura critica (45.5°C) y luego se enfría por debajo de 45.5°C.
a) b) c) d)
Rpta: A
EJEMPLO APLICATIVO – 2
Los puntos de fusión y de ebullición normales del 𝑂2 son −218 y −183 oC
respectivamente. Su punto triple esta a −219 oC y 1,14 torr y su punto crítico está a
− 119oC y 49,8 atm. ¿Qué es más denso, 𝑂2(𝑠) u 𝑂2(𝑔) ?. Al calentarse el 𝑂2 sólido,
¿sublima o funde a una presión de 1 atm?.