LABORATORIO N°4: TAREA

1. Si usted dispusiera de una cantidad muy pequeña de muestra de un compuesto sólido, ¿Cómo podría hacer para tomarle su punto de fusión?

Para determinar puntos de fusión con cantidades de sustancia muy pequeñas Se utilizan diferentes microscopios de platina caliente. La temperatura se suele medir con un termopar sensible, pero a veces se usa un termómetro de mercurio. El dispositivo consta de una carcasa de calor que contiene una platina de metal en la que se coloca una lámina de vidrio sobre la que se deposita la muestra. El centro de la platina metálica se atraviesa con un agujero que permite el paso de la luz procedente del espejo de iluminación del microscopio. Al utilizarlo, la carcasa se cierra con una placa de vidrio para impedir la entrada de aire a la zona de la muestra.

2. Haga el análisis de la ecuación de Clapeyron para el equilibrio sólido-gas y líquido líquido-gas

La ecuación de clapeyron en líquido-gas está dada por:

ΔS=S (gas)−S( liquido)=ΔS (vaporización)ΔV=V (gas)−V (liquido)=ΔV (vaporización)

Cuando se está a temperatura de equilibrio se tiene una la transformación reversible entonces:

ΔS (vaporización )= ΔH (vaporizacion)T

ΔS (Vaporización)→ Es positiva para todas las sustancias porque ΔH (Vaporización) es

positivo. ΔV →Es positiva para toda sustancia ya que el volumen del gas abarca mas espacio que el volumen del liquido por lo cual

Vgas≫VliquidoVgas−Vliquido≅Vgas

La ecuación de clapeyron en Sólido-Gas está dada por:

ΔS=S (gas)−S(sólido)=ΔS (sublimación)ΔV=V (gas)−V (solido)=ΔV (sublimacion)

Cuando se está a temperatura de equilibrio se tiene una la transformación reversible entonces:ΔS ¿

ΔS (Sublimacion )→Es positiva para todas las sustancias porque ΔH (Sublimacion) es positivo.

ΔV →Es positiva para toda sustancia ya que el volumen del gas abarca mas espacio que el Volumen del solido por lo cual

Vgas≫VSolidoVgas−VSolido≅ Vgas

3. Sobre un diagrama de fases de una sustancia pura trace las curvas de equilibrio a

dos presiones diferentes y explique el desplazamiento de ellas.

A continuación se muestra un diagrama de fases (Presión vs Temperatura) el cual representa las curvas de equilibrio para una sustancia pura. Por ejemplo para el caso de una sustancia pura como el agua, se tiene que a la presión de 1 atm y 373.15 K (100 °C) la curva de equilibrio a estas condiciones separa la fase líquida de la vapor y tiene una pendiente negativa, mientras que a las condiciones de 0,006 atm y 273,16 K existe el punto triple para el agua, en este sentido se unen las tres curvas y el desplazamiento es hacia abajo.

Figura 1. Diagrama de fase del agua

Además para determinar cómo afecta la presión al equilibrio de las fases se introduce un término y es la energía de Gibbs, la cual se utiliza para determinar la espontaneidad o el equilibrio de un sistema. En el siguiente gráfico se aprecia como cambia la energía de Gibbs con respecto a la temperatura de una sustancia pura en general (a excepción del agua la cual tiende a tener un comportamiento inverso) cuando se pasa de una presión inicial (P1) a una presión final (P2) con P2>P1. Se observa que el incremento de presión lleva al incremento del

punto de fusión es decir la curva pasa de Tf a Tf´, así como un aumento en el punto de ebullición de Tb a Tb´. En el caso de aplicar una presión menor ocurriría el efecto contrario (disminución de Tf y de Tb ).

Figura 2. Dependencia molar de Gibbs con respecto a la presión.

4. Explique porque cuando bajamos la presión del sistema , el sólido puede pasar directamente a sublimación.

R// A presiones normales, la mayor parte de compuestos químicos y elementos poseen tres estados diferentes a temperaturas distintas. En estos casos, la transición del sólido al estado gaseoso requiere un estado líquido intermedio. Sin embargo, para algunos elementos o sustancias, a determinadas presiones, el material puede pasar directamente de sólido al estado gaseoso. Esto puede ocurrir si la presión atmosférica ejercida en la sustancia es demasiado baja para evitar que las moléculas escapen del estado sólido

Bibliografía:

(1) http://www.ecured.cu/index.php/Temperatura_de_Fusi %C3%B3n#Microscopio_de_fusi.C3.B3n

(2) Presión de vapor

http://servicios.encb.ipn.mx/polilibros/fisicoquimica/PRESION%20DE%20VAPOR/INTRODUCCION.htm