Diagrama de fases

    Las representaciones gráficas de los límites entre los distintos estados de agregación de una sustancia o combinación de sustancias, en función de los cambios de presión y temperatura, se llaman diagramas de fase. Para su elaboración se obtienen mediciones experimentales, las cuales determinan el trazado de curvas que separan las áreas en las que la sustancia se presenta en estado sólido, líquido o gaseoso. En el ejemplo de la figura adjunta, en el segmento AB se mantienen en equilibrio sólido y gas, en BC, sólido y líquido y en BD líquido y gas. El punto B es el denominado punto triple, e indica los valores de presión y temperatura en los que las tres fases pueden coexistir en equilibrio, además de la temperatura mínima a la que es posible que exista el líquido. Por su parte, el punto D es el punto crítico, el cual representa la temperatura máxima a la que se puede licuar el gas por aumento de la presión. Por encima de este valor los fluidos se denominan supercríticos.

    Los fluidos supercríticos presentan unas propiedades de densidad, viscosidad y difusividad intermedias entre las de los líquidos y las de los gases, y, por sus peculiares características especialmente adecuadas a esta función, se emplean como medios de extracción de sustancias. Para ello requieren cumplir condiciones como las de no ser tóxicos ni agresivos con el medio, tener capacidad de disolución selectiva y no ser corrosivos. Entre los compuestos que mejor se adaptan a estas condiciones cabe citar el anhídrido carbónico, CO2, que, en condiciones supercríticas, se emplea, por ejemplo, en la extracción de la cafeína para obtener café descafeinado, en la reducción de los niveles de nicotina del tabaco o en el tratamiento de aguas residuales.

    Los diagramas de fases para mezclas complejas se suelen establecer sobre la base de la correlación de presión, P, volumen, V, y temperatura, T, (también se conocen como diagramas PVT) y son tridimensionales, aunque se puede descomponer en gráficos bidimensionales PV, PT o VT.

    Este tipo de representaciones se emplean con profusión en el estudio de los equilibrios que regulan la formación de rocas y minerales en la corteza terrestre; en la investigación de las condiciones óptimas de desarrollo de numerosos procesos industriales en los que influyen los cambios de estado y en los análisis de pureza de las sustancias.