Gases y equilibrio.

Regla de fases de Gibbs: La regla de fases de Gibbs describe el numero de grados de libertad o numero de variables intensivas como lo son la temperatura y la presión en un sistema cerrado en equilibrio términos del numero de fases separadas y el numero de componentes químicos  del sistema. Esta regla establece la relación entre esos 3 números enteros dado por  F = C - P + 2

Energía libre y equilibrio: La energía libre de Gibbs en condiciones estándares, el valor de esta variación nos permite predecir si la reacción ocurrirá o no, pero a las condiciones estándar. Pero en los laboratorios como en las industrias la mayoría de las reacciones no ocurren en condiciones estándares por lo tanto planteamos la ecuación de variación de energía libre de Gibbs para condiciones no estándares es: 

Si analizamos los valores de Energía libre de Gibbs a condición estándar y a condiciones no estándares, la espontaneidad aumenta, el valor a condiciones diferentes del estándar se hace mas negativo.

Para la condición de equilibrio una reacción se encuentra en equilibrio, cuando en determinado momento durante la reacción, esta invierte su sentido. Quiere decir que se van formando productos y en determinado momento, los productos comienzan a producir los reactantes. Esto solo ocurre cuando la variación de energía libre de Gibbs es igual a 0, lo que nos permite establecer esta ecuación:

El cociente de reacción Q, en la condición de equilibrio se conoce como constante de Equilibrio y se denota con la letra K.

Gases saturados: Cuando un gas o una mezcla gaseosa permanece en contacto con una superficie liquida, tomara vapor del liquido hasta que la presión parcial del vapor en la mezcla gaseosa sea igual a la presión de vapor del liquido a la temperatura que se encuentra. Cuando la concentración del vapor alcanza este valor de equilibrio se dice que el gas esta saturado de vapor. No es posible para el gas contener una concentración de vapor estable mayor, a causa de que cuando la presión del liquido excede a la presión parcial del vapor, tiene lugar la condensación.

·         Metano → CH3

·         Etano → CH3-CH3

·         Propano → CH3-CH2-CH3

·         Butano → CH3-CH2-CH2-CH3

·         Pentano → CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

Sistema mono-componente: Un sistema mono-componente es un sistema conformado por un solo componente como por ejemplo, Agua, Metano, Etano, Dióxido de Carbono, etc... una fase está caracterizada como una parte del sistema que tiene propiedades intensivas homogéneas. También se dice que el componente está en uno de los 3 estados que puede adquirir la materia: solido, líquido y gas.

En esta imagen se define un sistema mono-componente donde se encuentra en equilibrio las tres fases, solido, liquido, gas y se denomina punto triple.

Regla de Fases de Gibbs: Describe el número de grados de libertad o número de variables intensivas como pueden ser la temperatura y la presión (F) en un sistema cerrado en equilibrio en términos del número de fases separadas(P) y el número de componentes químicos (C) del sistema. Esta regla establece la relación entre esos 3 números enteros dada por: F= C-P+2.

La regla de las fases se aplica sólo a estados de equilibrios de un sistema y requiere:

1.     Equilibrio homogéneo en cada fase

2.     Equilibrio heterogéneo entre las fases coexistentes

Además nos da información con respecto a la velocidad de reacción.

Presión de vapor: La Presión de vapor o más comúnmente presión de saturacion es la presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado.

La presión de vapor saturado depende de dos factores:

• La naturaleza del liquido.
• La temperatura.

Punto de ebullición: El punto de ebullición se define como la temperatura a la cual la presión de vapor saturado de un líquido, es igual a la presión atmosférica de su entorno.

Ecuación de Clapeyron: La ecuación de Clapeyron es una forma de caracterizar el cambio de fase entre un liquido y un solido, nos permite calcular la pendiente de la linea de equilibrio dP/dT a cualquier valor de P.T.

Esta expresion se le conoce como ecuacion de Clapeyron donde:

dP/dT: Es la pendiente de la curva

 : Calor latente.

: Volumen.

dP/dT es la pendiente de la curva, ΔH es el calor latente o entalpia y ΔV es el volumen.