Transiciones de Fase

Las sustancias normalmente existen en una de las tres fases:sólida, líquida o gaseosa. La transición de una fase a otra cambia significativamente el orden y la sujeción de las moléculas. Las moléculas hacen la transición entre diferentes fases cuando su energía interna les permite estar en cualquier estado.

Esto depende de factores como la fuerza de las fuerzas intermoleculares en el estado más condensado y la presión ejercida sobre la sustancia. La temperatura es un reflejo de la energía interna, por lo que los puntos de transición de fase a menudo se describen en términos de temperatura a una determinada presión. Por ejemplo, compare el agua y la acetona.

Mientras que el agua exhibe fuertes enlaces de hidrógeno, las moléculas de acetona exhiben fuerzas dipolo-dipolo débiles. Debido a las fuerzas de atracción más fuertes, se requiere más calor para convertir el agua en vapor. Esto explica por qué a cualquier presión dada, el punto de ebullición de la acetona es más bajo que el del agua.

Las transiciones de fase ocurren molécula a molécula, por lo que las fases coexisten durante la transición. Hasta que se complete la transición de la masa, la temperatura no cambia aunque el calor fluya hacia o desde la sustancia. Se observa algo similar cuando se calienta el agua.

La temperatura del agua asciende hasta alcanzar su punto de ebullición, en el que conviven las dos fases:líquida y gaseosa. El calentamiento adicional no aumenta la temperatura del agua líquida más allá de su punto de ebullición;en cambio, solo provoca una ebullición más rápida. El cambio de energía requerido para que un mol de una sustancia experimente completamente esa transición sin un cambio de temperatura se llama calor molar o entalpía molar de esa transición.

Si una sustancia absorbe calor para experimentar una transición, la entalpía de la transición es positiva, convirtiéndose en un proceso endotérmico. Las transiciones en las que la sustancia pierde calor tienen valores de entalpía negativos, lo que las hace exotérmicas. Si una sustancia se mantiene en un punto de transición en un sistema cerrado, los procesos de transición opuestos alcanzarán un estado de equilibrio dinámico.