Equilibri tra le fasi nei sistemi a più componenti

1) Enunciare la regola delle fasi ed il suo utilizzo:

V_ARIANZA = C_OMPONENTI + 2 - F_{AS I}

dove la varianza non è altro che il n° delle variabili intensive (pressione, temperatura, concentrazione) che si possono liberamente variare senza alterare l´equilibrio del sistema ossia senza provocare la scomparsa di una delle fasi presenti,

mentre C è il n° minimo dei componenti indipendenti necessario a descrivere la composizione di ogni fase del sistema.

Tale regola si utilizza ad esempio per identificare nei sistemi a più componenti se un determinata transizione deve avvenire a temperatura costante o se questa è libera di variare.

 

2) Caratteristiche degli equilibri liquido - vapore delle miscele :

a) la tensione di vapore di ogni componente è proporzionale alla frazione molare e dunque la tensione di vapore della miscela non è che la somma delle 2 precedenti.

b) il passaggio da liquido a vapore non avviene a temperatura costante bensì interessa un dato intervallo di temperature.

 

3) Descrivere la precipitazione frazionata :

Si tratta di un processo utilizzato al fine di separare 2 componenti che si presentano sotto forma di miscela, consiste sostanzialmente nella ripetizione più volte del ciclo (creare del vapore, raffreddarlo, separarlo dal liquido).

 

4) Per quali miscele non è possibile la separazione dei componenti puri tramite precipitazione frazionata:

Per quelle miscele aventi un grafico a farfalla in cui la miscela avente la composizione del punto d´unione delle 2 ali della farfalla, viene detta azeotropica ed è caratterizzata dal fatto che il passaggio da liquido a vapore avviene a temperatura costante.

 

5) Quale legge caratterizza la solubilità dei gas nei liquidi:

La legge di Henry secondo la quale il peso di un gas che si discioglie in un dato volume di solvente, ad una data temperatura, cresce proporzionalmente alla pressione parziale del gas in equilibrio con la soluzione, a patto che il gas non reagisca chimicamente con il liquido e la soluzione sia sufficientemente diluita.

 

6) Descrivere l´equilibrio liquido-liquido di 2 liquidi parzialmente miscibili :

Vi è una zona detta lacuna di miscibilità all´interno della quale coesistono le 2 fasi liquide non miscelate, tale lacuna può essere al di sotto di una data temperatura critica o, in altri sistemi, compresa tra 2 temperature critiche.

 

7) Come si ripartisce un soluto tra 2 liquidi non miscibili:

Ad una data temperatura il rapporto tra la concentrazione del soluto nel solvente A e la concentrazione nel solvente B è una costante che viene definita coefficiente di ripartizione. Tramite allontanamento del solvente che si ripartisce è possibile la separazione completa dei 2 composti.

 

8) Cosa si intende per miscibilità di un solido:

Si intende la formazione di cristalli misti cioè di cristalli in cui il componente A ed il componente B si alternano nell´edificio cristallino.

 

9) Descrivere l´equilibrio solido-liquido di 2 componenti miscibili sia allo stato solido che allo stato liquido :

Per un componente puro il punto di fusione è a temperatura costante mentre per una miscela, il punto di fusione è caratterizzato da un intervallo di temperature, questo effetto viene utilizzato per studiare la composizione dei composti.

 

10) Descrivere l´equilibrio solido-liquido di 2 componenti miscibili allo stato liquido ma non allo stato solido :

Sono miscele che si comportano come soluzioni nel senso che a seguito di un raffreddamento separano il solvente solido puro, per miscele ricche del composto A, si separa A solido allo stato puro, mentre per miscele ricche del solvente B si separa B solido allo stato puro. Per soluzioni invece caratterizzate da una concentrazione detta eutettica si ha la separazione a temperatura costante di A puro e di B puro mescolati meccanicamente.

 

11) Quale è l´utilità del punto di fusione:

a) Consente di stabilire se un componente è allo stato puro, nel qual caso si ha che la fusione avviene a temperatura costante.

b) Se 2 solidi puri hanno lo stesso punto di fusione consente di stabilire se si tratta dello stesso composto, infatti miscelandoli , se il punto di fusione è diverso dalla temperatura di fusione dei solidi puri, significa che i 2 composti sono diversi, altrimenti si tratta dello stesso composto.

 

12) Descrivere gli equilibri solido-solido:

Sono equilibri molto lenti con caratteristiche simili agli equilibri solido-liquido di sistemi i quali sono miscibili allo stato liquido ma non allo stato solido. Per temperature inferiori ad una temperatura detta eutettoide si separano A puro e B puro, mentre al di sopra della temperatura eutettoide si separa uno dei 2 composti allo stato puro ed una soluzione solida.