Estados de Agregación

(Duración: 35 hrs.)

INTRODUCCIÓN

Muchas operaciones en la industria de los procesos químicos implican la transferencia de masa de una fase a otra. Generalmente, un componente de una fase se transferirá en mayor medida que otro, consiguientemente, se ocasionará una separación de los componentes de la mezcla entre las dos fases en equilibrio. Por ejemplo la destilación es una operación que consiste en separar los componentes de las mezclas basándose en las diferencias de los puntos de ebullición de dichos componentes.

En muchos casos al tratar de separar un componente de la mezcla por destilación en la fase gas se forma una especie de asociación entre las moléculas llamada azeótropo el cual puede presentar un cambio en el punto de ebullición al realizar la destilación. Por ejemplo, para determinar humedad (% de agua) en residuos sólidos se puede hacer uso de una destilación del azeótropo agua-tolueno. Se agrega una cantidad de tolueno al sólido pulverizado y se destila, se colecta el destilado en una trampa (Dean-Stark) y al enfriarse se puede medir la cantidad de agua que queda en el fondo de la trampa (El tolueno es menos denso que el agua y es insoluble en ésta).

Por tanto los métodos de separación se basan en diferencias entre las propiedades físicas de los componentes de una mezcla, tales como: punto de ebullición,  presión de vapor,  punto de fusión,  etc. Es ahí donde radica la importancia del conocimiento de los diagramas de fase y por consecuencia de los estados de agregación.

Objetivo:

Introducir a los estudiantes en el estudio de los diferentes estados de agregación de la materia y establecer las condiciones físicas bajo las cuales se presentan a fin de estudiarlas experimentalmente

Objetivos Específicos:

      Al concluir esta unidad, el alumno será capaz de:

1. Definir con sus palabras los siguientes conceptos

   • Presión de vapor

   • Punto de ebullición

   • Temperatura crítica

   • Presión critica

   • Punto de sublimación

   • Punto de congelación

   • Fase

   • Punto triple

2. Explicar por escrito y oralmente

   • Las propiedades de los estados de agregación

   • Los cambios de estado de un líquido puro

   • El efecto de la temperatura sobre la presión de vapor

   • Un diagrama de fases de una sustancia pura

   • El efecto de la presión sobre los cambios de estado

   • El efecto sobre los cambios de estado causados por la adición de un soluto a un líquido puro

   • Las diferencias en las variaciones en los cambios de estado de una solución con un soluto electrolito y con soluto no electrolito

3. Aplicar los conocimientos adquiridos en las unidades anteriores en los experimentos que realice en ésta.

4. Realizar los experimentos indicados en esta unidad

5. Emplear los métodos de laboratorio para realizar correctamente los experimentos y que así lo permitan

6. Interpretar por medio de ecuaciones matemáticas los fenómenos estudiados experimentalmente y que así lo permitan

     Contenido Teórico

1. Diferencias Estructurales de los Estados de agregación de la materia

   • Gases

   • Líquidos

   • Sólidos

2. Cambios de estado

   • Punto de fusión

   • Punto de sublimación

   • Punto de ebullición

3. Presión de vapor de líquidos y sólidos

4. Constantes criticas

   • Temperatura critica

   • Presión critica

5. Fases

   •  Diagrama de fases

   •  Punto triple

6. Medición de la presión

   • Barómetro

   • Manómetro