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Transformaciones físicas de sustancias puras.
Equilibrio de fases. Aplicaciones Cristales
líquidos
2006 Teórico 18 18 de Septiembre
Dra. Mónica Galleano mgallean_at_ffyb.uba.ar
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1. Efecto de la presión (P) sobre la presión de
vapor (p) de un líquido
2. Ecuación de Clausius-Clapeyron. Aplicaciones
3. Clasificación de Ehrenfest de las transiciones
de fase
4. Cristales líquidos
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Efecto de la presión (P) sobre la presión de
vapor (p) de un líquido
Presión, DP
Para cualquier cambio que mantenga el equilibrio
Vapor más gas inerte a presión
Si tratamos a la p de vapor como un gas ideal
Vm (g) RT/p
Embolo permeable al vapor pero no al líquido
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Efecto de la presión (P) sobre la presión de
vapor (p) de un líquido
Para ambas fases la situación inicial es presión
de vapor normal p Para la fase gaseosa la
situación final es p (que es la incógnita) Para
la fase liquida la situación final es pDP que
se aproxima a p DP
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Efecto de la presión (P) sobre la presión de
vapor (p) de un líquido

• Si se aplica una presión (DP) sobre una fase
  condensada la presión de vapor (p) aumenta

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Ecuación de Clausius-Clapeyron
Ecuación de Clapeyron
DvapS DvapH/T
dP
Dado que Vm(g) es mucho mayor que Vm(l)
dT
Y si se comporta como un gas ideal
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Ecuación de Clausius-Clapeyron
Ecuación de Clausius-Clapeyron
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Autoclaves

• 121ºC 20 min
• 134ªC 5 min

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Ollas a presión

• 110ºC

Presión Atmosférica 1 atm

Pext Patm 1 atm
Pext Patm Plid gt1 atm
Pext Patm Plid gt1 atm
Pext Patm Plid gt1 atm

PV Pext 1 atm
PV Pext gt 1 atm
PV Pext gt 1 atm
PV Pext gt 1 atm
Escape de vapor Para evitar exceso de presión
Volumen constante
Volumen constante
Presión constante P 1atm
Constant pressure P gt 1 atm
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Clasificación de Ehrenfest de las transiciones de
fase
Sólido-Sólido Conductor-Superconductor Fluído-Supe
rfluído Otros
Sólido- Líquido Líquido-Gas Sólido-Gas
Clasifica las transiciones de fase de acuerdo al
comportamiento de las magnitudes termodinámicas,
especialmente el POTENCIAL QUIMICO
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Clasificación de Ehrenfest de las transiciones de
fase
T
T
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(? m/? T)P Sm (? m/? P)T Vm Generalizado
a un cambio de fase entre a y b
Las pendientes antes y después de la transición
son diferentes
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Las primeras derivadas de los potenciales
químicos con respecto a la presión y la
temperatura son discontinuas en la transición de
fase
TRANSICIONES DE FASE DE PRIMER ORDEN
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a
b
En la transición hay una variaciòn finita de H
para una variación infinitesimal de T
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La primera derivada del potencial químico con la
temperatura es continua, pero la segunda es
discontinua
TRANSICIONES DE FASE DE SEGUNDO ORDEN
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a
b
a
b
Ej de transición de segundo orden Hg a 101 kPa y
4,2K pasa de conductor a superconductor
(resistencia eléctrica nula) (1987) (Levine,
I.N. Físico Química, 3ª Ed, Mc Graw Hill,1991
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Cristales líquidos
1991 PIERRE GILLES DE GENNES Premio Nobel de
Física
1889 F. LEHMANN Estructura molecular/ Propiedades
ópticas/Cristal líquido
1969 KELKER Y SCHEURLE Compuestos que están en
estado cristal líquido a T ambiente
1888 Friedrich Reinitzer Benzoato de colesterilo
1922 Friedel Clasificación
LIQUIDO TURBIO
LIQUIDO CLARO
SÓLIDO
418 K 452K
Midíó liberación de calor y cambio de volumen en
forma abrupta. Concluyó que eran cambios de fase.l
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1. Las sustancias que adquieren estado de cristal
líquido tienen moléculas asimétricas (alargadas o
en forma de discos).2. En el estado de cristal
líquido estas moléculas tienen un ordenamiento
intermedio entre sólidos y líquidos.
Propiedades de los cristales líquidos
3. Cristal Propiedades ópticas, por ejemplo
reflejan colores diferentes dependiendo del
ángulo bajo el cual se les observe4. Líquido
Fluyen y toman la forma del recipiente que las
contiene
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Estructura química de moléculas que presentan la
fase cristal líquido
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Clases de cristales líquidos
NEMÁTICOS Igual orientación, distinta posición de
centro de masa. Movimiento lateral, giro
alrededor del eje común o deslizamiento paralelo
al eje. ESMÉCTICOS Capas paralelas con
moléculas en igual orientación (con igual Tipo
1- o distinta posición de centro de masa Tipo
2-). Movimiento dentro de la capa en la que se
encuentran. COLESTÉRICOS Capas superpuestas
con las moleculas orientadas paralelas al plano
de las capas.
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Diagrama de fases que involucran cristales
líquidos
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Aplicaciones tecnológicas de los cristales
líquidos

• La arquitectura molecular de los cristales
  líquidos favorece la aparición de una dirección
  especial a o largo de la cual se orientan las
  moléculas alargadas.
• Esto afecta el comportamiento de los rayos
  luminosos en el material cambiando el intensidad,
  color y dirección de propagación.
• Ej Indicador electro-óptico.

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Aplicaciones bioquímico-farmacéuticas de los
cristales líquidos

• ADN
• MEMBRANAS BIOLÓGICAS
• Se considera que el cambio de fase de gel
  (cuasi-sólido) a cristal liquido (esméctico
  tipo 1) ocurre en condiciones fisiológicas en las
  membranas plasmáticas y mitocondrial y contribuye
  a su función biológica.
• El estado paracristalino parece el más adecuado
  para las funciones biológicas, ya que combina la
  fuidez y difusibilidad de los liquidos
  conservando las propiedades de estructura interna
  de los sólidos cristalinos. (Joseph Needham,
  Cambridge, 1942)

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Aplicaciones bioquímico-farmacéuticas de los
cristales líquidos

• Estabilidad de emusiones
• Estabilidad de espumas
• Diseño de dispositivos de liberación sostenida
  (liberación percutánea de piroxicam)

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(No Transcript)
26
(No Transcript)
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Bibliografía

• Química Física, Atkins, 6ta ed., Ed. Omega,
  Barcelona, 1998.
• Cap 6. Transformaciones fìsicas de sustancias
  puras.
• Estabilidad de una fase y transiciones de fase
• 6.5. Dependencia de la estabilidad con las
  condiciones
• c) Efecto de la presión aplicada sobre la
  presión de vapor
• 6.6. Posición de los lìmites de fase
• c) El límite líquido-vapor (Ecuación de
  Clausius-Clapeyron)
• 6.7. Clasificación de Ehrenfest de las
  transiciones de fase
• 2. Fisicoquímica. Ball, 1ra ed., International
  Thomson Editores, Mexico, 2004.
• Cap. 6. Equlibrio en sistemas de un solo
  componente
• 6.5. Ecuación de
  Clausius-Clapeyron
• 3. Cristales líquidos. L García-Colìn Scherer y
  R. Rodríguez Zepeda (UNAM)
• www.ffyb.uba.ar Farmacotecnia I, Material.
• 4. Cristales líquidos. Ing. R. Pasqualini.
  www.ffyb.uba.ar. Farmacotecnia I, Material