¿Qué es el punto triple termodinámico?

Podemos definir al punto triple termodinámico como un punto en el cual una sustancia puede permanecer en los tres estados físicos de la materia, es decir, sólido, líquido y gaseoso a la vez.

Punto triple logrado en laboratorio. Imagen de thekidshouldseethis

El concepto de punto triple es importante para el estudio de la termodinámica y la físico-química, siendo además, un concepto que tiene aplicaciones industriales muy lucrativas, como en la industria de la liofilización.

En este artículo definiremos al punto triple termodinámico de una sustancia y al punto triple del agua y de las sustancias más comunes.

Tabla de contenidos

¿Qué es el punto triple termodinámico?

La termodinámica y la físico-química definen al punto triple como el único punto donde las tres fases de la materia pueden coexistir en equilibrio termodinámico, es decir, es aquel punto donde pueden existir de forma simultánea la fase líquida, la fase sólida y la fase gaseosa de una sustancia en equilibrio.

La figura anterior, nos muestra un diagrama de fases para una sustancia cualquiera, en el cual, podemos visualizar al punto triple. También, podemos observar las condiciones límites para cada una de las fases de la sustancia específica, o de una mezcla de sustancias puras, que pueden experimentar cambios en sus condiciones de presión y temperatura.

Notaremos, que la curva de color verde muestra el límite entre la fase líquida y la fase sólida, por lo tanto, muestra el punto de congelación de la sustancia pura o de la mezcla de sustancias. La curva de color azul describe el punto de ebullición de la sustancia o de la mezcla de sustancia para diferentes condiciones de presión y temperatura, siendo el límite entre la fase líquida y la fase gaseosa. Mientras que la curva de color rojo, describe el límite entre la fase gaseosa y la fase sólida, o el punto de sublimación de la sustancia.

Podemos decir entonces, que el punto donde convergen estas tres curvas de colores dentro del diagrama de fases es el punto triple de la sustancia o de la mezcla de sustancias, ya que en este punto están al mismo tiempo los tres estados de la materia.

Asimismo, podemos definir al punto triple como aquel punto del equilibrio termodinámico donde existe una presión mínima, en la cual, la sustancia se encuentra en fase líquida. La temperatura del punto triple de una sustancia pura es muy cercana a la temperatura de fusión, siendo el punto triple una etapa obligatoria que se debe lograr para alcanzar la sublimación.

Punto triple del agua

El agua es el solvente universal, por lo tanto, es utilizada en gran medida en procesos industriales de cualquier tipo. Como comentábamos anteriormente, el único punto en donde las tres fases pueden coexistir de manera simultánea (hielo, vapor y agua líquida) es el punto triple del agua y este se encuentra a una temperatura de 273.16 K y a una presión de 6.1166 mbar. Este punto triple del agua es tan delicado, que tan solo experimentando pequeños cambios de presión o temperatura, se presentará un cambio de fase súbito en el agua.

Conociendo el punto triple de algunas sustancias comunes

En aplicaciones cotidianas de la ingeniería química no solo se trabaja con agua, sino que existen muchas sustancias utilizadas en diferentes procesos, siendo importante conocer sus puntos triples. En la siguiente tabla, veremos las condiciones de puntos triples de las sustancias de uso común, suministrado por NIST (National Bureau of Standars) de USA.

Sustancia o mezcla de sustancia pura	Presión (kPa)	Temperatura (K)
Acetileno	120	192.4
Amoníaco	6.076	195.40
Argón	68.9	83.81
Grafito	10100	3900
Dióxido de carbono	517	216.55
Monóxido de carbono	15.37	68.10
Deuterio	17.1	18.63
Etano	8x10-4	89.89
Etileno	0.12	104
Helio-4	5.1	2.19
Hidrógeno	7.04	13.84
Cloruro de hidrógeno	13.9	158.96
Mercurio	1.65x10-7	234.2
Metano	11.7	90.68
Neón	43.2	24.57
Óxido nítrico	21.92	109.50
Nitrógeno	12.6	63.18
Óxido nitroso	87.85	182.34
Oxígeno	0.152	54.36
Paladio	3.5x10-3	1825
Platino	2.0x10-4	2045
Dióxido de azufre	1.67	197.69
Titanio	5.3x10-3	1941
Hexafluoruro de uranio	151.7	337.17
Agua	0.61	273.6
Xenón	81.5	161.3
Zinc	0.065	692.65