¿Qué compuestos o elementos solo tienen una fase o dos fases?

La mayoría de las sustancias pueden realizar un gran número de transiciones de fase. Incluso hay diferentes tipos de transiciones de fase y, a veces, dos fases pueden estar conectadas por más de un proceso.

Las cantidades que gobiernan qué transición de fase ocurre son las llamadas variables de estado; la temperatura y la presión son los representantes más conocidos, pero, por ejemplo, los campos magnéticos también pueden ser un factor.

Dependiendo de las variables de estado, generalmente hay una configuración que es energéticamente favorable. La sustancia tomará esa configuración. Si las variables de estado cambian, de modo que una configuración diferente es más favorable, la sustancia realizará una transición de fase.

Este diagrama de fase (de la página Diagrama de fase de Wikipedia ) muestra esto bastante bien. Usando la línea verde discontinua en lugar de la línea verde continua, tenemos el diagrama de fase para el agua. A altas temperaturas y bajas presiones, el vapor se ve favorecido energéticamente. Si reducimos la temperatura, el vapor se convertirá en agua líquida (si la presión está entre$p_{tp}$y$p_{cr}$) o directamente al hielo sólido (si la presión está por debajo$p_{tp}$). Verá que, dependiendo de las variables de estado, son posibles diferentes transiciones.

Ahora hay muchas más fases que los clásicos estados sólido, líquido, gaseoso. El hielo regular tiene once fases y los materiales magnéticos pueden cambiar su comportamiento magnético además de su rigidez.

Además, las transiciones de fase tardan un tiempo en ocurrir y estos diagramas de fase asumen que cambia las variables de estado con la suficiente lentitud para que la transición ocurra por completo. Es una práctica estándar en la ciencia de los materiales enfriar un material rápidamente, salvo las transiciones de fase. Esto puede dar como resultado un material con propiedades ventajosas, véase, por ejemplo, tratamiento térmico .

Qué fases están disponibles para qué material se estudia en ciencia de materiales y hay libros de tablas sobre el tema. Como ya puede adivinar, uno puede obtener detalles arbitrarios ...

Por cierto, el helio también tiene más de dos fases, ya que también existe una fase superfluida . Todos los demás materiales pueden solidificarse a temperaturas apropiadamente bajas con una presión potencialmente superior a la media.

Finalmente, los materiales compuestos como la madera generalmente no se considera que hagan transiciones de fase como un todo, ya que los diferentes materiales de los que está hecha la madera pueden comportarse de manera muy diferente a diferentes temperaturas/presiones.

Cuando una sustancia salta la fase líquida y se deposita como un sólido directamente desde su fase gaseosa, se llama deposición. Cuando se evapora directamente de sólido a gas se llama sublimación.

La clave para que esto suceda es la presión de vapor de equilibrio de la sustancia, que es la presión que ejerce su fase gaseosa cuando está en equilibrio termodinámico con sus fases condensadas a una temperatura dada. Aquí hay una explicación de la presión de vapor y cómo se crea: http://www.chemteam.info/GasLaw/VaporPressure.html . Tenga en cuenta que la presión de vapor de equilibrio depende SÓLO de la temperatura.

La temperatura y la presión a las que las tres fases de una sustancia están en equilibrio se denomina punto triple. La sublimación y la deposición solo pueden ocurrir DEBAJO del punto triple. Las sustancias con alta presión de vapor son lo suficientemente volátiles como para pasar fácilmente de sólido a gas. Este diagrama puede ayudar a visualizar esto: http://abyss.uoregon.edu/~js/glossary/triple_point.html . Para pasar de una fase a otra, solo es necesario satisfacer los requisitos de presión y temperatura de la curva. Puedes pasar directamente de gas a sólido y viceversa cuando estás a la izquierda del punto triple en el diagrama.

Cuanto mayor sea la presión de vapor de equilibrio, más volátil será la sustancia. Todos los sólidos tienen presión de vapor, pero la mayoría es demasiado baja para pasar directamente a la fase gaseosa en condiciones normales. Los sólidos con alta presión de vapor, por ejemplo el hielo seco, se evaporan antes de alcanzar el punto triple (5,1 atm, -56,6 C), sin pasar por la fase líquida.

Es posible que cualquier sólido se sublime en las condiciones adecuadas de temperatura y presión. Por ejemplo, los alimentos se liofilizan colocando los alimentos congelados a presión reducida y permitiendo que el agua se sublime. También es posible que cualquier sustancia experimente deposición. La escarcha es la formación de cristales de agua directamente a partir del vapor de agua. Para obtener una descripción de este proceso, consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Deposition_(phase_transition) .

Yodo: de sólido a vapor cuando se calienta en condiciones normales. En este contexto, la palabra que debe buscar es "sublimación".

@HyperLuminal,@Neuneck,@Ernie,@DirkBruere-Pocos compuestos que se descomponen en sustancias más simples antes de alcanzar su punto de ebullición tienen solo dos fases, y los compuestos que se descomponen en sustancias más simples antes de alcanzar su punto de fusión tienen solo una fase

La madera solo puede ser sólida porque es una disposición muy específica de átomos. Si licuas o vaporizas todos los elementos que contiene, no serían madera. Tampoco puede tener cristales líquidos, a menos que cuente los cristales líquidos . O una computadora líquida.