Química para no profesionales

Objetivos de aprendizaje

• Describir el diagrama de fases del agua.
• Definir la temperatura crítica.
• Definir la presión crítica.

Ejemplos

¿Cómo es posible crear bolas de nieve?

Se necesita una nieve especial para hacer las mejores bolas de nieve. Esta nieve tiene que estar un poco húmeda para que las partículas se peguen. La nieve seca se puede apretar y formará bolas de nieve porque la mayor presión hace que los copos de nieve se derritan un poco. Sin embargo, cuando se libera la presión, la nieve vuelve a una forma más sólida y los copos ya no se pegan.

Diagrama de fases del agua

El agua es una sustancia única en muchos sentidos. Una de estas propiedades especiales es el hecho de que el agua sólida (hielo) es menos densa que el agua líquida justo por encima del punto de congelación. El diagrama de fases del agua se muestra en la siguiente figura.

Figura 13.26

Diagrama de fases del agua.

Nota una diferencia clave entre el diagrama de fases general y el diagrama de fases del agua. En el diagrama del agua, la pendiente de la línea entre los estados sólido y líquido es negativa en lugar de positiva. La razón es que el agua es una sustancia inusual, ya que su estado sólido es menos denso que el estado líquido. El hielo flota en el agua líquida. Por lo tanto, un cambio de presión tiene el efecto contrario en esas dos fases. Si el hielo está relativamente cerca de su punto de fusión, puede convertirse en agua líquida mediante la aplicación de presión. Las moléculas de agua están en realidad más juntas en la fase líquida que en la fase sólida.

Vuelva a consultar el diagrama de fases del agua ( Figura anterior ). Observe el punto E, etiquetado como punto crítico . ¿Qué significa esto? A 373,99°C, las partículas de agua en la fase gaseosa se mueven muy, muy rápidamente. A cualquier temperatura superior a ésta, la fase gaseosa no puede licuarse, por mucha presión que se aplique al gas. La presión crítica (P c ) es la presión que debe aplicarse al gas a la temperatura crítica para convertirlo en líquido. En el caso del agua, la presión crítica es muy alta, 217,75 atm. El punto crítico es el punto de intersección de la temperatura crítica y la presión crítica.