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Diagrama de fases

Las relaciones entre las fases líquido, sólido y vapor se representan en el diagrama de fases. Un diagrama de fases resume las condiciones en las cuales una sustancia existe como sólido, líquido o gas.

Observemos el gráfico de la izquierda: es el diagrama de fases del agua. El gráfico se divide en tres regiones y cada una representa una fase pura. La línea que separa cualesquiera dos regiones indica las condiciones en la que estas dos fases pueden estar en equilibrio. Por ejemplo, la curva trazada entre las fases líquida y vapor  muestra la variación de la presión de vapor con la temperatura. Del mismo modo, las otras dos curvas indican las condiciones para que se establezca un equilibrio entre el hielo y el agua líquida, y entre el hielo y el vapor de agua (Observen que la pendiente de la línea que limita las fases sólida-líquida tiene pendiente negativa). El punto en el que se unen las tres curvas se denomina punto triple, y corresponde a la única condición en la que las tres fases pueden estar en equilibrio recíproco. Para el agua, este punto esta a 0,01°C y 0,006 atm.

El diagrama de fases del dióxido de carbono tiene mucha semejanza con el del agua, con una excepción importante: la pendiente de la curva entre las fases sólida y líquida es positiva. De hecho, esto es válido para casi todas las demás sustancias. El agua se comporta de otra forma porque el hielo es menos denso que el agua líquida. El punto triple del dióxido de carbono está a   -56,4°C y 5,11 atm.

Del diagrama de fases del dióxido de carbono se puede hacer una observación importante. Toda la fase líquida está muy por encima de la presión atmosférica; por consiguiente, es imposible que el dióxido de carbono sólido se funda a la presión de 1 atm. En cambio, cuando el dióxido de carbono sólido se calienta a -78°C se sublima. Es por esto que se lo conoce como hielo seco y se lo utiliza como refrigerante.