Comment prédire les transitions de phase au moyen d'un diagramme de phases

Chaque état de la matière, que ce soit solide, liquide ou de gaz, est appelé phase. Les diagrammes de phase sont des outils utiles pour décrire les états d'un type donné de la matière à travers différentes températures et pressions.

Quand la matière se déplace d'une phase à l'autre en raison de changements dans l'énergie thermique et / ou de la pression, que la matière est dit à subir une transition de phase. Déménagement de liquide à gaz est appelé point d'ébullition, et la température à laquelle se produit l'ébullition est appelé le point d'ébullition. Déménagement du solide au liquide est appelé fusion, et la température à laquelle la fusion se produit est appelé le point de fusion. Le point de fusion est le même que le point de congélation, mais congélation implique la matière en mouvement de liquide à la phase solide.

A la surface d'un liquide, les molécules peuvent entrer dans la phase gazeuse plus facilement que d'autres au sein du liquide parce que les mouvements de ces molécules ne sont pas aussi limitées par les molécules qui les entourent. Ainsi, ces molécules de surface peuvent entrer dans la phase gazeuse à des températures inférieures caractéristique point d'ébullition du liquide. Ce changement de phase à basse température est appelée évaporation et est très sensible à la pression. Basses pressions permettent une plus grande évaporation, tandis que les pressions élevées encouragent molécules de ré-entrer dans la phase liquide dans un processus appelé condensation.

La pression du gaz sur la surface d'un liquide est appelé le la pression de vapeur. Naturellement, les liquides avec des points d'ébullition faibles ont tendance à avoir des pressions de vapeur élevées, car les particules sont attirées faiblement les uns aux autres. A la surface d'un liquide, des particules qui interagissent faiblement ont une meilleure chance de s'échapper dans la phase vapeur, ce qui augmente la pression de vapeur. Voyez comment cinétique moléculaire théorie contribue à faire la part des choses?

À la bonne combinaison de pression et de température, la matière peut passer directement de l'état solide à l'état gazeux, ou de vapeur. Ce type de changement de phase est appelée sublimation, et il est le genre de changement de phase responsable de la brume blanche qui émane de glace carbonique, le nom commun pour le dioxyde de carbone solide. Déplacement dans la direction opposée, à partir de gaz directement en phase solide, est appelée dépôt.

Le tableau résume les changements de phase.

Un diagramme de phase affiche généralement des variations de température sur l'axe horizontal et les changements de pression en atmosphères (atm), ou sur l'axe vertical. Les lignes tracées à l'intérieur de la zone du diagramme température-pression représentent les limites entre les phases, comme indiqué pour l'eau et le dioxyde de carbone sur la figure.

Try un exemple: De l'éthanol (C₂H₆O) a un point de -114 degrés Celsius de congélation. Le composé 1-propanol (C₃H₈O) a un point de -88 degrés Celsius de fusion. A 25 ° C (où les deux composés sont des liquides), dont l'un est susceptible d'avoir la pression de vapeur plus élevée, et la raison pour laquelle?

Notez tout d'abord que le point de congélation et un point de fusion sont la même chose - ce point est la température à laquelle une substance subit le liquide-solide ou solide-liquide transition de phase. Ensuite, comparez les points de congélation / de fusion de l'éthanol et le propanol. Une grande partie des températures plus froides doivent être atteints pour geler éthanol que de geler propanol. Ceci suggère que les molécules d'éthanol ont moins de forces d'attraction entre eux que les molécules d'propanol font. A 25 ° C, les deux composés sont en phase liquide. Dans les liquides purs dont les particules ont intermoléculaires plus faible (entre-molécule) attraction, la pression de vapeur est plus élevé parce que les molécules à la surface du liquide peuvent plus facilement échapper en vapeur (gaz) phase. Ainsi, eTHANOL a la pression de vapeur supérieure à 25 degrés Celsius.