Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Diagrama de fases


Los diagramas de fases en química son herramientas esenciales usadas para entender las condiciones bajo las cuales diferentes fases de la materia existen y coexisten en equilibrio. Normalmente, estos diagramas muestran temperatura y presión como ejes y demuestran dónde las diferentes fases de una sustancia son estables. Al estudiar diagramas de fases, uno puede determinar el estado de una sustancia a una temperatura y presión dadas, y predecir cómo cambiará este estado bajo diferentes condiciones.

Importancia de los diagramas de fases

Los diagramas de fases ayudan a representar el estado de la materia. Ayudan a los químicos a predecir cómo se comportará una sustancia como el agua cuando la temperatura o la presión cambian. Esta información es importante para muchas aplicaciones, desde procesos industriales hasta la comprensión de fenómenos naturales.

Componentes básicos de un diagrama de fases

El diagrama de fases generalmente incluye las siguientes características:

  • Eje: El eje horizontal generalmente representa la temperatura, mientras que el eje vertical representa la presión.
  • Líneas o curvas: Estas separan diferentes fases (sólido, líquido, gas). Cada línea representa condiciones donde dos fases pueden coexistir en equilibrio.
  • Punto triple: Un punto único en el diagrama de fases donde las tres fases existen en equilibrio.
  • Punto crítico: El punto más allá del cual existe un fluido supercrítico, un estado donde las fases líquida y gaseosa son indistinguibles.

Representación visual de un diagrama de fases básico

Presión Temperatura Sólido Líquido Gas Tres Puntos Punto crítico

Entendiendo áreas y líneas

Área sólida

En la región sólida la sustancia permanece en una forma rígida con un volumen y forma definidos. Esta región se encuentra debajo de la línea de fusión en el diagrama de fases.

Área fluida

El estado líquido se encuentra entre la línea de fusión y la línea de evaporación. En este estado la sustancia tiene un volumen definido pero no una forma definida, conformándose a la forma de su contenedor.

Campo gaseoso

Por encima de la línea de vaporización, la sustancia existe como un gas. Aquí, llena todo el volumen de su contenedor, sin tener ni un volumen definido ni una forma.

Líneas de equilibrio

  • Línea de fusión: Esta línea representa las condiciones en las que los estados sólido y líquido existen simultáneamente. A lo largo de esta línea, un sólido puede convertirse en líquido y viceversa.
    • Sólido ⇌ Líquido
  • Línea de evaporación: Representa las condiciones donde las fases líquida y gaseosa están en equilibrio.
    • Líquido ⇌ Gas
  • Línea de sublimación: Esta línea describe la transición directa entre los estados sólido y gaseoso sin cambiar al estado líquido.
    • Sólido ⇌ Gas

Explicación del punto triple

El punto triple es un punto singular en el diagrama donde las fases sólida, líquida y gaseosa coexisten en perfecto equilibrio. Por ejemplo, el punto triple del agua es exactamente a 0.01°C y 611.657 Pascales. Curiosamente, en el punto triple, las tres fases son indistinguibles, creando una situación única donde el estado de la materia no puede describirse simplemente como sólido, líquido o gas.

Punto crítico y fluido supercrítico

El punto crítico marca el final de la frontera líquido-gas en el diagrama de fases. Más allá de este punto, la sustancia existe como un fluido supercrítico, donde no existen fases líquida y gaseosa distintas. Los fluidos supercríticos tienen propiedades únicas que combinan aspectos de ambos líquidos y gases, haciéndolos altamente útiles en aplicaciones como la extracción con fluido supercrítico.

Agua: Un caso excepcional

El diagrama de fases del agua tiene características únicas debido a los enlaces de hidrógeno. Un área donde el agua difiere es la pendiente de la línea de fusión, que es negativa. Esto significa que aumentar la presión hace que el hielo se derrita, una situación que es opuesta en muchas otras sustancias.

Presión(P) Temperatura(T) Nieve Agua Vapor Tres Puntos Punto crítico

Cambios de fase específicos

Los cambios de fase ocurren cuando una sustancia transiciona entre diferentes estados de la materia. Aquí algunos cambios de fase comunes:

  • Fusión: La transición de un sólido a un líquido. Esto ocurre cuando un sólido gana suficiente energía para superar una estructura de red estable manteniendo su estado sólido.
  • Congelación: El proceso de congelación de un líquido. Lo opuesto a la fusión, este es el proceso cuando un líquido pierde suficiente energía para convertirse en un sólido.
  • Vaporización: El cambio de un líquido a un gas. Esto puede ocurrir mediante ebullición (en todo el líquido) o evaporación (a nivel de la superficie).
  • Condensación: La conversión de un gas en líquido. Esto ocurre cuando un gas pierde energía y se convierte nuevamente en líquido.
  • Sublimación: Transición directa de sólido a gas sin pasar por el estado líquido.
  • Deposición: Lo opuesto a la sublimación; un gas cambia a sólido sin primero convertirse en líquido.

Aplicaciones reales de diagramas de fases

Procesos industriales

Muchas industrias dependen de los diagramas de fases para entender y controlar las condiciones necesarias para que diferentes fases ocurran para fabricar productos eficientemente. Esto incluye la metalurgia, donde los diagramas de fases guían los procesos de aleación y aseguran la integridad estructural.

Industria alimentaria

En la industria alimentaria, los diagramas de fases ayudan en procesos como la liofilización, que combina técnicas de sublimación y congelación para preservar alimentos eliminando la humedad a través de una transición de sólido a gaseoso.

Fenómenos naturales

Entender los diagramas de fases explica fenómenos naturales como el hielo flotando en el agua, que afecta a los ecosistemas y al clima global. Las propiedades únicas del agua son importantes en estos fenómenos.

Conceptos avanzados: Regla de fases

Los diagramas de fases siguen la regla de fases de Gibbs, que es una fórmula que describe el número de grados de libertad en un sistema cerrado. La fórmula es:

F = C − P + 2

Donde:

  • F: grados de libertad
  • C: número de componentes en el sistema
  • P: número de fases presentes

Esta regla proporciona información sobre cuántas variables pueden cambiarse independientemente sin cambiar el número de fases presentes.

Conclusión

Los diagramas de fases sirven como herramientas invaluables para entender el comportamiento de las sustancias bajo diferentes condiciones. Al representar distintas fases y las transiciones entre ellas, proporcionan una perspectiva gráfica de la estabilidad de fase. Este conocimiento es importante no solo en contextos académicos y de investigación, sino que también tiene aplicaciones industriales y del mundo real.


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Diagrama de fases

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