Cambios de fase | charla quimica

Conceptos básicos

Cualquier sustancia de la materia puede existir en diferentes fases (sólido, líquido o gas) dependiendo de su temperatura y presión. Cambiar estas condiciones, especialmente la temperatura, dará como resultado que la sustancia experimente cambios de fase de una a otra, como la fusión de un sólido a un líquido.

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Las fases: sólidos, líquidos y gases

Las tres fases de la materia son sólidos, líquidos y gases. Cada sustancia puede existir en los tres, y puede cambiar entre ellos a medida que cambian sus condiciones.

• Sólidos: los átomos están muy juntos y no pueden moverse. Los sólidos tienen forma y volumen definidos, lo que significa que no pueden comprimirse ni expandirse y no pueden cambiar de forma dependiendo del entorno/recipiente.
• Líquidos: los átomos están cerca unos de otros pero no están fuertemente unidos, por lo que pueden moverse unos con respecto a otros. Sin embargo, todavía están muy juntos, por lo que no pueden comprimirse ni expandirse, pero cambian de forma según el contenedor.
• Gases: los atomos estan muy separados. Pueden moverse uno alrededor del otro, y el espacio entre ellos puede aumentar o disminuir, lo que les permite comprimirse y expandirse por volumen. También forman a su recipiente como líquidos.

Principalmente, la temperatura determina la fase de una sustancia. Los sólidos son la temperatura más baja, y los gases son la temperatura más alta. Los líquidos están en el medio (debido a la relación entre la temperatura y el volumen, vea por qué la temperatura hace que los átomos se dispersen) aquí).

Cambios entre las fases

Debido a que la fase se basa en la temperatura, cambiar la temperatura de una sustancia hará que también cambie de fase. Estos cambios de fase ocurren a temperaturas específicas, lo que da como resultado rangos de temperatura en los que la sustancia estará en cada fase.

Como muestra el diagrama, hay una temperatura específica para el cambio entre sólido y líquido, y otra temperatura para el cambio entre líquido y gas. Respectivamente, los llamamos punto de fusión y punto de ebullición de la sustancia. Debido a que el cambio de fase ocurre en ambas direcciones, existen diferentes nombres para cada cambio que ocurre en ese punto (se muestran en el diagrama).

Calor de Fusión y Vaporización

Como se mencionó anteriormente, debido a que los cambios ocurren tanto en direcciones de temperatura crecientes como decrecientes, la temperatura de los cambios de fase recibe un nombre más general (es decir, debido a que el punto de fusión también sería el punto de congelación, el valor tiene un nombre único y más general).

Para el cambio de fase sólido-líquido, lo llamamos Calor de Fusión. Cuando la fase sólida se calienta a esta temperatura, se derrite, y cuando la fase líquida se enfría a esta temperatura, se congela.

El punto del cambio de fase líquido-gas es el Calor de Vaporización. Cuando la fase líquida se calienta hasta este punto, se vaporiza (o hierve), y cuando la fase gaseosa se enfría hasta este punto, se condensa.

Temperatura durante los cambios de fase

Así como algunas reacciones requieren energía térmica para ocurrir (¡aprende por qué!), la energía tiene que entrar o salir para que la fase cambie. Esto explica por qué el diagrama de fase tiene la forma que tiene.

Entre fases, agregar temperatura a una sustancia aumentará la temperatura linealmente. Sin embargo, cuando la sustancia alcanza el calor de fusión o vaporización, la temperatura dejará de subir y toda la energía se destinará al cambio de fase. Eso significa que mientras ocurre el cambio de fase, la temperatura de la sustancia parecerá permanecer igual hasta que se complete el cambio de fase. Luego seguirá subiendo. Esta es la razón por la que la temperatura del diagrama muestra una temperatura constante mientras que la energía térmica aumenta durante los cambios de fase.

Relación de cambio de fase con la presión

Hasta ahora, solo hemos discutido los cambios de fase en relación con la temperatura de la sustancia. Sin embargo, la presión también juega un papel en la fase (y los cambios de fase) de una sustancia. La presión y la temperatura también están estrechamente relacionadas, por lo que incluir la presión crea un nuevo diagrama para las condiciones de cada fase.

Este nuevo diagrama muestra que los líquidos deben estar a una presión y temperatura relativamente altas. Esto significa que en condiciones de muy baja presión, el aumento de la temperatura hará que un sólido se transforme directamente en gas en lugar de pasar primero por la fase líquida.

Considerar otra condición también significa que existe un punto (el punto triple) donde los tres están en equilibrio. En este punto, sería necesario cambiar la temperatura o la presión para convertirlo en una sola fase.