Temperatura y presión críticas de los materiales más comunes

Qué es la temperatura crítica

Definición y significado

Latemperatura crítica es un concepto fundamental de la química y la termodinámica. Se refiere a la temperatura máxima a la que una sustancia puede existir como líquido, independientemente de la presión aplicada. Más allá de esta temperatura, la energía cinética de las moléculas vence a las fuerzas intermoleculares, impidiendo que la sustancia se condense en fase líquida. Comprender la temperatura crítica es esencial para diversas aplicaciones industriales, como el diseño de equipos para el procesamiento químico y el estudio de las transiciones de fase en la ciencia de los materiales.

Temperatura crítica frente a punto de ebullición

Aunque tanto la temperatura crítica como el punto de ebullición implican cambios de fase, son conceptos distintos. El punto de ebullición de una sustancia es la temperatura a la que su presión de vapor es igual a la presión externa, lo que le permite pasar de líquido a gas. En cambio, la temperatura crítica es el umbral a partir del cual no puede existir la fase líquida, por mucho que aumente la presión. Esto significa que, por encima de la temperatura crítica, una sustancia no puede licuarse sólo con presión y sólo existe como fluido supercrítico.

Factores que afectan a la temperatura crítica

Tamaño molecular e interacciones

La temperatura crítica de una sustancia depende del tamaño de sus moléculas y de la fuerza de las interacciones intermoleculares. Las moléculas más grandes con fuerzas intermoleculares más fuertes, como los enlaces de hidrógeno o las interacciones dipolo-dipolo, suelen tener temperaturas críticas más altas. Estas fuerzas más fuertes requieren más energía (mayor temperatura) para superarse, aumentando así la temperatura crítica.

Influencia de la presión

La presión desempeña un papel importante en la determinación de la temperatura crítica. A presiones más altas, las moléculas se ven obligadas a acercarse más entre sí, lo que potencia las interacciones intermoleculares y aumenta la temperatura crítica. Sin embargo, la temperatura crítica se define independientemente de la presión y representa la temperatura máxima a la que una sustancia puede existir como líquido bajo cualquier presión.

Temperaturas y presiones críticas de sustancias comunes

En la siguiente tabla se indican las temperaturas y presiones críticas de varias sustancias comunes, lo que ilustra la diversidad de sus propiedades térmicas y relacionadas con la presión.

Preguntas más frecuentes

¿Qué le ocurre a una sustancia por encima de su temperatura crítica?

Por encima de su temperatura crítica, una sustancia no puede licuarse únicamente mediante presión y existe como fluido supercrítico, presentando propiedades tanto de los líquidos como de los gases.

¿Cómo se mide la temperatura crítica?

La temperatura crítica se determina experimentalmente aumentando gradualmente la temperatura de una sustancia bajo presión controlada hasta que las fases líquida y gaseosa se vuelven indistinguibles.

¿Por qué es importante la temperatura crítica en las aplicaciones industriales?

La temperatura crítica es crucial para el diseño de equipos y procesos que implican transiciones de fase, como la extracción de fluidos supercríticos y el funcionamiento de reactores de alta presión.

¿Se puede modificar la temperatura crítica cambiando la estructura molecular?

Sí, la modificación de la estructura molecular, como la alteración de los grupos funcionales o la longitud de la cadena, puede influir en la fuerza de las fuerzas intermoleculares y, por tanto, modificar la temperatura crítica.

¿Existe alguna relación entre la temperatura crítica y la densidad crítica?

Sí, la densidad crítica es la densidad de una sustancia a su temperatura y presión críticas, y permite conocer el comportamiento del fluido cerca del punto crítico.