Diagramas de fases

todos los cambios de fase que hemos estado haciendo hasta ahora han estado bajo condiciones de presión constante y en particular en los problemas que estaba haciendo con el cambio de fase del agua en los últimos vídeos estaba a una presión atmosférica y de yo me estaba a una presión atmosférica de una atmósfera es decir al nivel del mar y bueno explicaré justo este diagrama en un momento pero todos sabemos que en el universo la presión no siempre es constante definitivamente no siempre es una atmósfera una atmósfera es definida como la presión al nivel del mar en la tierra obviamente la presión varía enormemente si vas a los planetas más pequeños oa planetas más grandes o planetas que tengan una atmósfera más densa o simplemente estamos haciendo diferentes tipos de aplicaciones que tratan con gases líquidos y sólidos este de aquí y este de aquí es lo que se conoce como un diagrama de fácil déjame ponerlo esto de aquí y voy a ponerlo con este color es un diagrama diagrama ok de fase de fase o fases fase y hay muchas formas de este tipo de diagramas de fase esta es la forma más común que puedes ver en tu curso de química o en algún examen estandarizado o lo que sea pero lo que capta son los diferentes estados que hay de la materia cuando hacen la transición de acuerdo a la temperatura y a la presión este declive es el diagrama de fase del auto y bueno solamente para entender un poco lo que está pasando aquí en este eje tengo la presión y en este eje tengo la temperatura y lo padre es que este diagrama te dirá en un punto dado si estás trabajando con un sólido con un líquido o con un gas de hecho aquí tenemos algo sólidos déjame ponerlo sólidos ok ese es el estado sólido por acá tengo al líquido a mí lo voy a poner con este color aquí tengo al estado líquido un líquido ok y por acá tengo al estado gaseoso así que le voy a poner con este color gas gas de lujo y esto está muy padre porque por ejemplo si te digo que estoy a cero grados celsius que estamos justo como por acá estoy a cero grados celsius antes de ponerlo así 0 grados ok y estoy a una presión de una atmósfera bueno pues si te das cuenta vamos a llegar a este punto de aquí a los 0 grados celsius y a la presión de una atmósfera estamos en este punto de aquí que de hecho es el punto límite entre el sólido y el líquido aquí cuando tengo una presión de una atmósfera correcto han dejado ponerlo más o menos así llegamos a este punto de modo que esto coincide con nuestra noción tradicional de cuando el hielo se congela o se derrite a cero grados y bueno si ponemos una presión más alta supongamos que subimos esta presión llegamos no sé a este valor y este valor me da este punto de aquí y supongamos que estamos no sé se me ocurre a diez atmósferas ok imagínate que estamos a diez atmósferas que es lo que está pasando bueno la presión atmosférica sube y entonces si nosotros pensamos que esta es la transición de sólido a líquido lo que me está diciendo este diagrama es que la temperatura va a bajar dicho de otra manera que con una presión más alta la temperatura a la cual el hielo se derrite va a bajar y de igual manera si ponemos una presión más pequeña por ejemplo si nosotros vamos a ver que está a una milla de altura la presión es menor porque tenemos menos de la atmósfera por encima de nosotros bueno puedes darte cuenta que si tenemos un valor menor a una atmósfera entonces el punto de congelación será menor no sé supongamos que estamos aquí y nos da este valor que supongamos que es mayor a un grado no lo sé la idea es que no está completamente dibujado a escala pero lo que quiero que veas es que el agua se congelaría un poco más rápido a una temperatura más alta aquí en un lugar como temer a algún lugar donde estaríamos no sé en el fondo del mar muerto o en el valle de la muerte o en algún punto por debajo del nivel del mar en el planeta tierra y ahora esta transición entre cualquier cosa y bueno gas sabemos que estamos muy familiarizados con ella recuerda que estamos tratando con el agua y este es un diagrama para el agua así que si yo por ejemplo me sigo por aquí hablando de una atmósfera ok vamos a seguirnos todo todo todo todo todo todo todo derecho quiero que te des cuenta que cuando nosotros tenemos cero grados justo aquí tenemos el punto en donde el agua se congela es decir a una atmósfera en donde el sólido se vuelve líquido y ahora lo que quiero que veas es que si nosotros seguimos sobre esta misma línea de una atmósfera llegamos a este punto de aquí en donde el líquido pasa a ser estado gaseoso y nosotros sabemos a qué temperatura es esto si nosotros bajamos para acá y nos fijamos justo aquí en nuestro eje de temperatura nos vamos a dar cuenta que estamos a 100 grados y esto porque ya sabemos que estamos a una atmósfera y este punto en donde el líquido se convierte a gas o agua vaporizada lo podemos pensar también como agua hervida todos esos nombres son aceptables para pensar justo en esto entonces nos fijamos que estamos a una presión de una atmósfera pero ahora imagínate que nos vamos a un pequeño viaje y llegamos a la cima de amd se me ocurre de la montaña everest y para eso lo voy a poner con este color imagínate que llegamos aquí donde estamos en la montaña everest ok llegamos al everest y qué va a pasar y bueno pues tenemos una presión muy baja en ese lugar estás de acuerdo así que si está es la montaña everest y bueno lo estoy poniendo aquí tal vez no sea justo a esta altura recuerda que lo estoy haciendo con un fin educativo pero lo que quiero que te des cuenta es que nuestro punto de congelación bajo y bueno de hecho también bajo nuestro punto de ebullición justo este que tengo aquí así que es mucho más fácil hervir el agua en la montaña de vélez de lo que es hervir el agua en el fondo de alguno ceano o en el punto más bajo del valle de la muerte o en el mar manto por ejemplo y bueno justo la intuición que hay detrás de todo esto es que si tengo un líquido imagínate que por aquí tengo las moléculas y déjenme ponerlas así tengo un montón de moléculas en forma líquida y que están en contacto entre sí pero ojo están en contacto entre sí pero no tienen la suficiente energía cinética como para moverse más allá de bueno de ellas están fluyendo entre sí y están en una especie de roce de unos contra otros una de las razones por las que no solo bueno se evaporan es que el aire está encima de ellas hay una presión de aire y déjame ponerlo más o menos así esto es justo lo que hemos aprendido cuando hablábamos acerca del pp es igual la nrc es decir de los gases ideales si yo tengo por ejemplo justo aquí tres moléculas del aire es decir un montón de moléculas de gas bueno la presión que están creando que esencialmente es causada por su temperatura y por su energía cinética está haciendo están trabajando con estas moléculas que tenemos aquí es decir están sentadas ahí y rebotan y esencialmente mantienen a estas moléculas más pesadas para subir de modo que les impiden separarse las unas de las otras y esto hace que no se conviertan en un gas así que a mayor presión es más difícil para éstos escaparse por otra parte si estamos en el vacío siendo justo esto mismo en la superficie de la luna y supongamos que no hay ninguna de estas moléculas que tenemos aquí que no se tengan entonces cualquier golpe ligero que se haga entre estas hace que se vuelvan gas aunque esta molécula está todavía un poco atraída por aquí por esta otra siguen siendo atraídas las unas con las otras pero sólo un poco ya que no hay presión aquí en la superficie de la luna esto podría permitir a este tipo escapar y que se vuelva directamente un gas así que cuando bajes la presión es mucho más fácil pasar del líquido a gas o incluso si te das cuenta por aquí aún podríamos pasar del estado sólido a gas y podrás decir sal es que esto es un concepto extraño de sonido a gas pero resulta que si consigues bajar lo suficiente la presión no sé supongamos como por aquí si estamos hablando justo como por aquí en este punto de aquí que bueno de hecho seguramente cerca de aquí hay un vacío entonces si tomaste el hielo y estabas en la luna y estabas a la temperatura correcta qué bueno si te das cuenta debe ser una temperatura negativa en grados celsius no sé exactamente qué temperatura es pero el punto es que tu hielo en la luna iría directamente de hielo a gas y la razón es porque aquí hay una enorme cantidad de vacío entonces estas moléculas podrían decir que hay todo este espacio para llenar y si consigue ser golpeado un poco entonces solamente van a escapar y convertirse en gas y podrás decir que esto es un fenómeno extraño que sólo existe en la luna y para rebatir ese comentario déjame bajar un poco la pantalla dibuje otro otro diagrama de fase que es este que tengo aquí este es el diagrama de fase del dióxido de carbono que por cierto todo esto está a tu alrededor y estás exhalando mientras hablamos dióxido de carbono las plantas en tu casa están inhalando dióxido de carbono pero lo que quiero que te des cuenta es que el dióxido de carbono a una atmósfera tiene un comportamiento completamente distinto y bueno por cierto cabe mencionar que estas escalas están mal hechas o digamos que estamos a una escala logarítmica realmente de distancia que de aquí acá es muy parecida a la distancia que está aquí a camps pero realmente están cantidades enormes de distancia y pasa justo lo mismo am con esto de aquí aquí estas dos escalas muestran muy cerca estos dos valores pero de aquí acá hay un montón de valores de por medio ahora vamos a regresar a hablar del dióxido de carbono y para eso obtengo este diagrama de fase de aquí lo que quiero que veas es que cuando nosotros hablamos de una atmósfera en el dióxido de carbono es decir estamos justo en este valor de clint el dióxido de carbono cambia de sólido a gas y déjame por cierto poner que éste es el estado and déjame ponerlo con este color éste es el estado sólido soul y dom ok por acá estamos en el estado el líquido líquido ok y por acá estamos en el estado gaseoso estamos en el estado gaseoso hablando de el dióxido de carbono pero entonces regresando a la idea de una atmósfera imagínate que tú vives al nivel del mar nueva orleans y bueno eres capaz de conseguir que tu refrigerador esté por debajo de menos 80 grados celsius bueno lo que quiero que veas es que el dióxido de carbono podría congelarse de hecho puede ser que estés familiarizado con eso si es que todavía lo utilizan para las máquinas de humo o para efectos visuales en el escenario esto es lo que se conoce como el hielo seco ok vamos a ponerlo el hielo seco seco es decir dióxido de carbono congelado y si estás en la presión atmosférica a nivel del mar bueno tan pronto como consigas por estar encima de los 70 y 8.5 grados celsius negativos se sublima el gas es decir que si nosotros hablamos de que el paso de un sólido a un gas este proceso se llama sublimación su ley la sublimación es cuando pasamos de sólido a gas y eso es lo que es el hielo seco cuando lo ves no ves un hielo seco líquido o no ves a bueno en presiones estándar a dióxido de carbono en estado líquido de hecho para obtener el dióxido de carbono en estado líquido necesitas conseguir estar por encima de las 5 atmósferas es decir 5 veces por encima de la presión atmosférica al nivel del mar en la tierra y realmente no vas a ver eso en condiciones naturales en la tierra podrías ver esto tal vez no sea en júpiter o saturno donde tienes presiones muy grandes por la gravedad y toda la atmósfera por encima de ti en realidad no sé si en júpiter haya dióxido de carbono pero probablemente podrías ver esto en algún otro planeta enormemente masivo que sea un gigante gaseoso pero bueno en la tierra este proceso es llamado sublimación va directamente de sólido a gas y es algo que puedes ver con el hielo seco quiero que veas dos puntos muy interesantes por aquí que seguramente ya los habrán notado el primero es este punto de aquí que si te das cuenta es un punto triple porque al menos en este caso el dióxido de carbono a 5.1 atmósferas es decir más o menos justo por aquí y a una temperatura de menos 56 grados celsius ok tenemos este punto en donde el dióxido de carbono está en un estado de equilibrio entre el hielo el líquido y el gas es decir es un poco de estos tres si lo empujas en una dirección u otra es decir puedes empujar la presión en la temperatura irá en algunas de estas direcciones del mismo modo para el agua tenemos un punto triple dejamos subir un poco esto tenemos un punto triple justo aquí tenemos un punto triple con una presión mucho más baja a la que estamos acostumbrados a tratar esto es punto 611 kilo pascal es o simple y sencillamente 611 pascal es lo cual es 5 min atmósferas 5 milésimas de atmósferas es decir que si vas a 0.005 de una atmósfera y vas un poco más arriba de 0 grados celsius un poquito más estás en el punto triple del agua donde el agua puede tomar cualquiera de estos tres estados sólo en pocas solo en una u otra dirección ahora el otro punto importante que tenemos es justo este de aquí este de aquí es el punto crítico porque si nosotros aumentamos más la temperatura más allá del punto crítico o subimos la presión más allá del punto crítico antes de poner que este de aquí es mi punto crítico punto ok crítico crítico y este punto crítico si pasamos más allá de este punto entonces estamos tratando con un fluido súper crítico así que encima de esto tenemos un han fluido súper crítico si nosotros nos digamos por ejemplo aquí en el caso del dióxido de carbono aquí también tenemos este punto y si nosotros pasa aumentamos la temperatura o la presión bueno pues vamos a llegar a tener un fluido flúor done supercrítico super ok crítico crítico y bueno que es un fluidos supercríticos bueno si te das cuenta tenemos una temperatura y una presión muy altas es una temperatura tan alta que bueno quiere ser un gas pero también tenemos una presión tan alta que quiere ser también un líquido y por lo tanto es un poco de ambas de ello en el caso del agua si nosotros subimos un poco de nuevo en esta pantalla cuando nosotros tenemos un fluido súper crítico es decir agua supercrítica esta es usada como solvente porque puedes imaginar que tenemos un poco como el agua líquida en la cual las cosas se pueden disolver pero también estamos a una temperatura tan alta que puede difundirse en sólidos lo que es realmente bueno para conseguir lo que sea que queramos limpiar y bueno de alguna manera estamos hablando de un fluido súper crítico que es algo de lo cual sería bastante interesante pensar quiero enseñarte estos diagramas de fase iii que recuerdes que todo lo que hemos hecho hasta ahorita tenía la presión constante solo cambia la temperatura pero ahora también puedes verlo desde la otra forma si estoy por ejemplo nos en aquí a 110 grados celsius ok y nos vamos aquí al nivel del mar bueno nosotros sabemos qué es lo que pasa justo en este punto nosotros tenemos agua en vapor pero ahora imagínate que nosotros aumentamos y aumentamos y aumentamos y aumentamos la presión no sé imagínate que estamos no sé cayendo en un hoyo o entramos en el océano o lo que se me ocurra entonces esta agua se va a condensar de nuevo en un líquido aunque estemos a 110 grados centígrados si yo hiciera el experimento no sea justo por aquí y entonces empezamos en este punto y aumentamos la presión entonces vamos a pasar de gas a sólido y de hecho en este momento tendríamos en la sublimación inversa a lo cual se le conoce con él de deposición lo que quiere decir que vamos a ir directamente de gas a sólido suena impresionante no bueno así que estos son los diagramas ordenados que te dicen mucho sobre las diferentes sustancias y te dicen qué pasa cuando la presión o la temperatura cambia