Significado del término "fase" en química y termodinámica

Question

Tengo algunas dudas sobre la definición del término "fase" en química y termodinámica (¿es el mismo significado?).

La definición de "libro de texto" es: "Una fase es una forma de materia que es uniforme en toda su composición química y estado físico".

¿El estado físico significa propiedades intensivas macroscópicas, como la temperatura? Entonces, ¿un cuerpo con un gradiente de temperatura no tiene una fase? ¿El término "fase" sólo es significativo en el equilibrio?

¿Y "la misma composición química" significa la misma fórmula química o la misma concentración? En el primer caso una solución tendría dos fases, en el segundo sólo una.

Answer 1

La definición de "libro de texto" es: "Una fase es una forma de materia que es uniforme en toda su composición química y estado físico".

¿El estado físico significa propiedades intensivas macroscópicas, como la temperatura?

Esa es la definición de un libro de texto, no "la" definición del libro de texto. Otros libros de texto tienen otras definiciones.

Considera que el agua se mantiene en su punto triple. En este punto, una parte del agua será líquida, otra sólida y otra gaseosa. Las tres fases tienen la misma composición química uniforme, la misma temperatura y la misma presión. La uniformidad en la temperatura no es lo que se entiende por "estado físico" en este contexto.

La intención del término "estado físico" es captar conceptos como solidez vs liquidez vs gaseosidad, conductividad térmica y eléctrica, estructura cristalina, transiciones que generan o consumen calor, etc. Sin embargo, al hurgar lo suficiente en el concepto de "fase de la materia" el concepto se rompe un poco. Por ejemplo, al rodear el punto crítico, un líquido pasa a ser un gas sin pasar por una transición de fase. La distinción entre un gas y un plasma es aún más confusa.

Answer 2

@David Hammen

Así que para resumir, corrígeme si me equivoco.

Desde un punto de vista microscópico podemos decir que una fase es un conjunto de partículas (átomos o moléculas) del mismo tipo que se mantienen unidas de la misma manera (misma estructura, mismo tipo de enlaces).

Desde un punto de vista macroscópico, una fase es una porción de materia cuyas propiedades no dependen de las coordenadas espaciales. Por propiedades me refiero a cualquier cosa que sea definida desde una perspectiva fenomenológica (cualquier cosa que tenga un procedimiento significativo para observar y medir).

Las dos vistas deberían ser coherentes (creo). Si seguimos esta interpretación, una fase no se define por la continuidad sino por la uniformidad. Lo que significa que si una propiedad cambia con la continuidad tenemos infinitas fases. Esto también sería coherente con la forma en que la termodinámica ve este tipo de sistemas (tienen que estar divididos en partes lo suficientemente pequeñas como para ser considerados homogéneos, de lo contrario no podemos hablar de un "estado").

Answer 3

En termodinámica cuando hablamos de fase nos referimos a las fases como líquido, sólido y gas.

En química se pueden tener fases que hacen referencia a la estructura cristalina de los materiales, por ejemplo, en las perovskitas, las fases ortorrómbica y tetragonal son las variantes no cúbicas más comunes.

Mezclado, como en el lenguaje general, a veces se habla de una fase de un proceso. Una determinada fase puede tener lugar en el desarrollo gradual de algo.

Entonces, no - el significado de la palabra fase en la termodinámica y la química no es uniforme.