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Un diagrama de fases es un gráfico que se utiliza comúnmente en las ciencias química, especialmente, para visualizar las condiciones bajo las cuales una sustancia existe en una fase dada y cambios a otra fase. Las fases abordados por un diagrama de fase son típicamente el sólido, líquido y fases gaseosas. Los diagramas se configuran como gráficos con la presión en el eje vertical y la temperatura en el eje horizontal. Curvas en el diagrama representan puntos en los que diferentes fases están en un estado de equilibrio, y los espacios abiertos representan fases distintas. Una gran cantidad de información valiosa, como el punto de ebullición y el punto de congelación de una sustancia a una presión dada, se puede deducir de tal diagrama.

El diagrama de fases típica comenzará a muy baja temperatura y presión y comienza con una sola curva. Por encima de la curva es la fase sólida, y debajo de ella es la fase gaseosa. La curva en sí representa un equilibrio entre sólido y gas; en condiciones de muy baja presión, el líquido rara vez existe. Este equilibrio también se conoce como el punto de sublimación. Eventualmente, a una temperatura y presión específica, las ramas de la curva fuera en dos curvas distintas, y el espacio entre los dos representa la fase líquida.

El punto en que las ramas de la curva en dos curvas se conoce como el punto triple. Es importante, ya que representa las condiciones específicas de temperatura y presión a la que el sólido, líquido y fases gaseosas están todos en un estado de equilibrio. Esto significa que la sustancia representada por el gráfico cambia constantemente entre las fases - los tres están presentes en cualquier momento dado.

En algún temperatura y la presión, la curva inferior termina en un punto denominado punto crítico. Esto generalmente se produce a una presión relativamente alta y la temperatura. En condiciones de presión y temperatura más alto que el punto crítico, no hay distinción perceptible entre la fase líquida y la fase gaseosa.

Los diagramas de fase son útiles, y puede ser muy importante para los químicos. La curva en el diagrama de fase dividiendo líquido y gas, por ejemplo, representa las condiciones en que los dos estarán en equilibrio. En otras palabras, la curva representa el punto de ebullición de la sustancia.

Típicamente, el dióxido de carbono pasa de una fase sólida a una fase de gas sin fase líquida en el medio.

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¿Qué es un diagrama de fase? / Prucommercialre.com

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¿Qué es un diagrama de fase? Un diagrama de fases es un gráfico que se utiliza comúnmente en las ciencias química, especialmente, para visualizar las condiciones bajo las cuales una sustancia existe en una fase dada y cambios a otra fase. Las fases abordados por un diagrama de f

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Una curva de calentamiento es la representación gráfica de cómo varía la temperatura de una muestra en función del tiempo, manteniendo la presión constante y agregando calor uniformemente, es decir, a tasa constante.

Para construir una gráfica de este tipo, se van tomando parejas de valores de temperatura y tiempo, que posteriormente se grafican colocando la temperatura en el eje vertical (ordenadas) y el tiempo en el eje horizontal (abscisas).

Luego se ajusta la curva más apropiada a estos puntos experimentales y finalmente se obtiene una gráfica de la temperatura T como función del tiempo t: T (t).

¿En qué consiste la curva de calentamiento?

A medida que se calienta, una sustancia va atravesando sucesivamente diversos estados: de ser sólido puede pasar a vapor, casi siempre pasando por el estado líquido. A estos procesos se los denomina cambios de estado, en los cuales la muestra va incrementando su energía interna mientras se le agrega calor, tal como señala la teoría cinético molecular.

Al añadir calor a una muestra existen dos posibilidades:

- La sustancia aumenta su temperatura, en vista de que sus partículas se agitan con mayor intensidad.

- El material está pasando por un cambio de fase, en el cual la temperatura se mantiene constante. Añadir calor tiene el efecto de debilitar en cierta medida las fuerzas que mantienen cohesionadas a las partículas, por esto es fácil pasar de hielo a agua líquida, por ejemplo.

En la figura 2 se muestran los cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gas y plasma, y los nombres de los procesos que permiten la transición entre unos y otros. Las flechas indican el sentido del proceso.

-Cambios de estado en una sustancia

Comenzando por una muestra en estado sólido, al fundirse pasa al estado líquido, al vaporizarse pasa a convertirse en gas y mediante la ionización se convierte en plasma.

Puede que el sólido se convierta directamente en gas mediante el proceso conocido como sublimación. Hay sustancias que subliman fácilmente a temperatura ambiente. El más conocido es el CO ₂ o hielo seco, así como también el naftaleno y el yodo.

Mientras la muestra atraviesa un cambio de estado, la temperatura se mantiene constante hasta llegar al nuevo estado. Esto significa que si por ejemplo se tiene una porción de agua líquida que ha llegado a su punto de ebullición, su temperatura se mantiene constante hasta que todo el agua se haya convertido en vapor.

Por tal razón se espera que la curva de calentamiento esté compuesta de una combinación de tramos crecientes y tramos horizontales, donde estos últimos corresponden a los cambios fase. En la figura 3 se muestra una de estas curvas para una sustancia dada.

Interpretación de la curva de calentamiento

En los intervalos de crecimiento ab, cd y ef la sustancia se encuentra como sólido, líquido y gas respectivamente. En estas regiones la energía cinética se incrementa y con ella la temperatura.

Mientras que en bc está cambiando su estado de sólido a líquido, por lo tanto las dos fases coexisten. Así sucede en el tramo de, en que la muestra pasa de líquido a gas. Aquí está cambiando la energía potencial, y la temperatura permanece constante.

El procedimiento inverso también es posible, es decir, se puede enfriar la muestra para que adopte sucesivamente otros estados. En tal caso se habla de curva de enfriamiento.

Las curvas de calentamiento tienen el mismo aspecto general para todas las sustancias, aunque desde luego no los mismos valores numéricos. Algunas sustancias requieren más tiempo que otras en cambiar de estado, y funden y vaporizan a distintas temperaturas.

Estos puntos son conocidos respectivamente como punto de fusión y punto de ebullición, y son características propias de cada sustancia.

Por eso las curvas de calentamiento son muy útiles, puesto que indican el valor numérico de estas temperaturas para millones de sustancias que existen como sólidos y líquidos en el rango de temperaturas consideradas normales y a presión atmosférica.

¿Cómo se hace una curva de calentamiento?

En principio es muy sencillo: basta con colocar una muestra de sustancia en un recipiente provisto de un agitador, introducir un termómetro y calentar uniformemente.

Simultáneamente, al iniciar el procedimiento se activa un cronómetro y cada cierto tiempo se anotan las correspondientes parejas temperatura-tiempo.

La fuente de calor puede ser un mechero a gas, con buena velocidad de calentamiento, o bien una resistencia eléctrica que al calentarse emite calor, la cual puede conectarse a una fuente variable para conseguir distintas potencias.

Para mayor precisión hay dos técnicas muy utilizadas en el laboratorio de química:

- El análisis térmico diferencial.

- La calorimetría diferencial de barrido.

En ellas se compara la diferencia de temperatura entre la muestra bajo estudio y otra muestra de referencia con alta temperatura de fusión, casi siempre un óxido de aluminio. Con estos métodos se busca encontrar fácilmente los puntos de fusión y ebullición.

Considérese las curvas de calentamiento para el agua y para el hierro mostradas en la figura. La escala de tiempo no se muestra, sin embargo es inmediato distinguir las temperaturas de fusión para ambas sustancias que corresponden al punto B de cada gráfica: para el agua 0 º C, para el hierro 1500º C.

El agua es una sustancia universal y el rango de temperaturas necesario para ver sus cambios de estado es fácil de lograr en el laboratorio. Para el hierro se requieren temperaturas bastante más elevadas, pero tal como se indicó anteriormente, la forma de la gráfica no cambia sustancialmente.

Al calentar la muestra de hielo, de acuerdo a la gráfica nos encontramos en el punto A, a una temperatura por debajo de 0º C. Se observa que la temperatura aumenta a una tasa constante hasta llegar a 0º C.

Las moléculas de agua dentro del hielo vibran con mayor amplitud. Una vez que se llega a la temperatura de fusión (punto B), las moléculas ya pueden moverse unas delante de otras.

La energía que llega se invierte en disminuir la fuerza de atracción entre las moléculas, por eso la temperatura entre B y C permanece constante hasta todo el hielo se ha derretido.

Convirtiendo el agua en vapor

Una vez que el agua se encuentra totalmente en estado líquido, la vibración de las moléculas se incrementa de nuevo y la temperatura aumenta rápidamente entre C y D hasta el punto de ebullición en 100º C. Entre D y E la temperatura permanece en ese valor mientras la energía que llega se encarga de que toda el agua en el recipiente se vaya evaporando.

Si se logra contener todo el vapor de agua en un recipiente, puede seguirse calentando desde el punto E hasta el punto F, cuyo límite no se muestra en la gráfica.

Una muestra de hierro puede atravesar estos mismos cambios. Sin embargo, dada la naturaleza del material, los rangos de temperatura son muy diferentes.

1. Atkins, P. Principios de Química: Los Caminos del Descubrimiento. Editorial Médica Panamericana. 219-221.

2. Chung, P. Heating curves. Recobrado de: chem.libretexts.org.

3. Heating curves. Heat of Fusion and Vaporization. Recobrado de: wikipremed.com.

4. Hewitt, Paul. 2012. Conceptual Physical Science. 5 th . Ed. Pearson. 174- 180.

5. Universidad de Valladolid. Grado en Química, Recobrado de: alojamientos.uva.es.

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Curva de calentamiento: qué es, cómo se hace, ejemplos

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Una curva de calentamiento es la representación gráfica de cómo varía la temperatura de una muestra en función del tiempo, manteniendo la presión constante y agregando calor uniformemente, es decir, a tasa constante.

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Gráficas de calentamiento y enfriamiento

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Los CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA explicados (con ejemplos)⚛️

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¿Cuáles son los cambios de estado de la materia?: Los cambios de estado de la materia se refieren a las transformaciones que sufre la materia de un estado al...

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La materia puede llegar a ser encontrada en diferentes formas o fases, éstas se conocen con el nombre de estados de agregación de la materia y están expuestas a la vez a varios tipos de cambios que pueden presentarse de forma natural o humana. Encontramos tres diferentes estados de agregación, el líquido, el gaseoso y el sólido. Cuando éstos están expuestos a ciertos procesos, se produce un cambio de estado, pero no sufren ningún tipo de modificación en su composición.

Definición de cambio de estado

En el campo de la y la es común escuchar la palabra cambio de estado. Ésta se refiere a los diferentes cambios en la evolución que puede llegar a sufrir la materia en sus estados de agregación (físico, líquido o sólido) pero sin que se presente ningún tipo de cambio en su composición química, en otras palabras, es un cambio que se presenta en las características físicas de un determinado elemento.

Cuándo se produce un cambio de estado

Por lo general, los cambios de estado de la materia se producen cuando se presenta un aumento o una disminución importante en la temperatura a la que el elemento se encuentra expuesto. En este punto es importante entender y conocer el término calor latente el cual se refiere al calor que se necesita para poder llegar a provocar un cambio en el estado completo de un elemento. Todos los calores latentes de las sustancias o elementos son un parámetro característico de cada sustancia y su valor siempre va a depender de la presión.

Existen varios tipos de cambios de estado que pueden llegar a presentarse. Debido al aumento en la temperatura se pueden producir los siguientes:

Fusión: consiste en el paso que se da en una sustancia que pasa de un estado sólido a uno líquido. La temperatura que se presenta para que la fusión pueda generarse se conoce con el nombre de punto de fusión. En este proceso, existe un momento en el que, luego de calentar un determinado sólido, éste termina transformándose en líquido. Todas las sustancias tienen su punto de fusión determinado.

Vaporización: el término se refiere al cambio que se da del estado líquido al gaseoso. La vaporización puede producirse por medio de dos proceso distintos, la ebullición y la evaporación. La evaporación se da en la superficie de los líquidos y la ebullición es un proceso que se da en todo el líquido. La temperatura en la cual se puede producir este cambio se conoce con el nombre de punto de ebullición.

Sublimación: en este cambio de estado se presente el paso del estado sólido al estado gaseoso, sin que se tenga que pasar por el estado líquido durante el proceso.

Cuando disminuye la temperatura considerablemente, se pueden presentar los siguientes tipos de cambios de estado:

Solidificación: la solidificación es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento. Este tipo de proceso es considerado exotérmico y el punto en el que puede llegar a presentarse se conoce con el nombre de punto de solidificación o congelamiento.

Condensación: la condensación es un cambio que se da en los elementos cuando éstos pasan de un estado gaseoso a uno líquido. La temperatura en la que este fenómeno puede presentarse se conoce con el nombre de punto de condensación.

Sublimación inversa: es el cambio de la materia que está en estado gaseoso cuando logra pasar al estado sólido sin tener que pasar primero por el estado líquido. Es conocida también con el nombre de cristalización inversa.

Aplicaciones

Son muchas las aplicaciones en las que se pueden utilizar los cambios de estados. Algunos ejemplos se mencionan a continuación:

Trabajos en los laboratorios para diferentes aplicaciones industriales por medio del proceso de destilación, el cual necesita de la condensación.

Por medio de la fusión y de la solidificación se pueden fabricar diferentes tipos de objetos cuando se funden los materiales de los cuales están hechos y se vierten en un molde determinado.

La evaporación del agua es utilizada para realizar la extracción de sal en las salinas.

Para la obtención de cobre por medio de fundición y para posteriormente fundirlo.

Son usados por las industrias metalúrgicas para derretir metales y lograr diferentes aleaciones.

En procesos de soldaduras que usan un metal a altas temperaturas que les permite unir otras piezas de metal.

Fabricación de materiales de construcción como por ejemplo, los ladrillos y bloques de cemento.

Importancia

Los cambios de estado de la materia son importantes porque hacen posible el separar y unir diferentes tipos de sustancias. Resultan además fundamentales para poder comprender y realizar el transporte de algunos fluidos, pues gracias a los cambios de estado es posible almacenar algunos compuestos o elementos y con ello, facilitar su transporte. Son también importantes para el campo de la industria y muchos de estos procesos resultan ser parte fundamental de los seres vivos y de todo lo que les rodea.

Algunos de los cambios de estado de la materia incluso son tilizados en la vida cotidiana, éstos los podemos observar por ejemplo cuando congelamos agua o cuando hervimos algún líquido. Son comunes e importante en prácticamente todas las actividades diarias.

Ejemplos de cambio de estado

Cambio de estado del agua

El agua tiene la gran capacidad de poder cambiar de un estado a otro simplemente con la variación de la temperatura a la cual se encuentra expuesto. Además, puede hacer sus cambios de estado por medio de diferentes métodos, como por ejemplo:

Evaporación: cuando el agua pasa del estado líquido al gaseoso en el momento en el que su temperatura se aumenta a los 100°C.

Condensación: se da cuando el agua se transforma del estado gaseoso al líquido cuando se produce una pérdida de calor. Lo podemos observar cuando luego de una ducha, el vapor de agua se condensa en el espejo del baño por la superficie de ésta se encuentra más fría.

Congelación: el paso del agua del estado líquido al sólido cuando la temperatura desciende por debajo de los 0° C.

Derretimiento: es un proceso en el cual el agua pasa del estado sólido al líquido en el momento en el que se le agrega calor al hielo.

Sublimación: es un proceso por el cual el agua puede pasar del estado gaseoso al sólido. Es lo que conocemos comúnmente como vapor de agua y para que se presente, la temperatura y la presión del agua deben ser específicas.

Cambio de estado del chocolate

El chocolate puede también sufrir varios tipos de cambios en el estado de la materia. Por ejemplo, cuando se caliente a los 68° C puede alcanzar una fase cristalina permitiendo que el chocolate se haga líquido sin que se cambien sus componentes. El chocolate puede también enfriarse hasta el punto de alcanzar el congelamiento y si se le aplica calor suficiente, puede llegar a derretirse con facilidad, incluso, luego de enfriarse, volverá por sí solo a su fase sólida.

Escrito por Gabriela Briceño V.

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Cambio de estado | Qué es, definición, cuándo se produce, tipos, ejemplos

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El cambio de estado es un tipo de evolución que sufre una sustancia en los estados de agregación pero sin que se registre ningún tipo de modificación en cuanto a su composición. Es un cambio que se da entonces solamente en las características físicas de los elementos.

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💦ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA⚡️  [Fácil y Rápido] | QUÍMICA | | FÍSICA |

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Toda materia está formada por partículas (átomos) en continuo movimiento y unidas entre sí por fuerzas de atracción.

Según la intensidad de estas fuerzas de atracción, la materia se puede presentar en tres estados: sólido, líquido y gaseoso.

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Toda materia está formada por partículas (átomos) en continuo movimiento y unidas entre sí por fuerzas de atracción. Según la intensidad de estas fuerzas de atracción, la materia se puede presentar en tres estados: sólido, líquido y gaseoso.