Fase (termodinámica)

En termodinámica y química, se denomina fase (del latín phase: partes o fase) a cada una de las zonas macroscópicas del espacio de una composición química, y sus propiedades físicas homogéneas, que forman un sistema. Los sistemas monofásicos se denominan homogéneos, y los que están formados por varias fases se denominan mezclas o sistemas heterogéneos.

Se debe distinguir entre fase y estado de agregación de la materia. Por ejemplo, el grafito y el diamante son dos formas alotrópicas del carbono; son, por lo tanto, fases distintas, pero ambas pertenecen al mismo estado de agregación (sólido). También es frecuente confundir fase y microconstituyente; por ejemplo, en un acero cada grano de perlita es un microconstituyente, pero está formado por dos fases, ferrita y cementita.

Los líquidos provenientes de diferentes reacciones suelen contener diferentes fases, es decir, dos o más líquidos que se separan tras un corto tiempo en reposo, generalmente se obtiene una fase acuosa y otra orgánica. Una fase posee características físicas y químicas relativamente homogéneas y puede constar de uno o varios compuestos. Sin embargo, cuando las propiedades de otro o más compuestos difieren en tal grado que dejan de ser compatibles, entonces hay separación de fases. Esta característica se observa, por ejemplo, al mezclar agua y aceite y dejarlos reposar unos minutos. Se observa una línea divisoria o interfase, dado que estos materiales no son compatibles y se separan en fases.

Una fase tiene las siguientes características:

  1. La misma estructura o arreglo atómico a lo largo de ella;
  2. casi la misma composición y propiedades a lo largo de ella, y
  3. una interfaz definida entre la fase y cualquier fase circundante o adjunta.[1]

Separación de fases

La separación en fases es señal clara de la falta de miscibilidad del sistema. Estas fases se pueden separar por medio de diferentes operaciones unitarias como:

Estas fases también se pueden miscibilizar por medio de un agente llamado emulsificante o de manera incorrecta tensoactivo, debido a que modifica la tensión superficial entre los elementos de las fases, el cual contiene en su molécula una parte miscible con una fase y otra parte miscible con la segunda. Con esto se logra que el líquido (o sólido) se mezcle y macroscópicamente aparente ser uno solo.

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