Dê o diagrama de fases para cada tipo de sistema a seguir. Em cada um, identifique as regiões e as curvas, os constituintes presentes (compostos, azeótropos etc.) e a fase de cada um (sólida, líquida, gasosa). (a) Diagrama de um sistema binário com fases sólidas e líquidas, no plano da temperatura-composição. Há um composto de fórmula
com fusão incongruente, e a solubilidade em fase sólida é des-
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede pra gente desenhar o diagrama de fases de um sistema binário (ou seja, com dois componentes) que tem fases sólidas e líquidas, num gráfico de temperatura versus composição. A gente vai focar num composto AB₂ que derrete de forma incongruente, ou seja, ele não derrete diretamente em um líquido da mesma composição, mas se decompõe em outras fases. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre diagramas de fases, pontos eutetóides e peritectoides, e como essas fases se comportam quando a temperatura e a composição mudam.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é um diagrama de fases. Ele mostra quais fases (sólida, líquida, gasosa) estão presentes em um sistema dependendo da temperatura e da composição. No nosso caso, estamos olhando apenas para as fases sólidas e líquidas. Como temos um composto AB₂ que derrete de forma incongruente, isso significa que, ao aquecer, ele se decompõe em outra fase sólida e um líquido de composição diferente.
Passo 3
Agora, vamos pensar na solubilidade limitada do composto na fase sólida. Isso quer dizer que, na fase sólida, o composto AB₂ não se dissolve completamente no componente A ou B. Por causa disso, ao aquecer, o AB₂ vai decompor em uma fase sólida rica em A e um líquido. Isso cria uma interação interessante no nosso diagrama de fases, onde teremos curvas que representam essas transformações.
Passo 4
Então, no gráfico de temperatura versus composição, vamos ter duas curvas principais: uma que representa a solidificação da fase rica em A e outra representando a formação do líquido a partir do AB₂. O ponto onde essas duas curvas se encontram é chamado de ponto peritecto. Nesse ponto, a fase sólida rica em A e o líquido coexistem em equilíbrio com uma nova fase sólida.
Passo 5
Com todas essas informações, podemos esboçar o diagrama de fases. Teremos uma região sólida rica em A, uma região líquida e a região do composto AB₂ que decompõe no ponto peritecto. As linhas que separam essas regiões representam as temperaturas e composições onde ocorrem as transformações de fase.
Resposta
Então, o diagrama de fases para esse sistema binário com AB₂ de fusão incongruente apresenta três regiões principais: a sólida rica em A, a líquida e o composto AB₂ que se decompõe no ponto peritecto. As curvas que separam essas regiões mostram as temperaturas e composições onde ocorrem as transições de fase, indicando onde existem os constituintes presentes em cada fase (sólida ou líquida). Esse diagrama ajuda a visualizar como as fases vão mudando conforme a temperatura e a composição do sistema variam.
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a)
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d)
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h).
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b)
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f)
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i)
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c)
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g)
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Qual é a diferença entre os estados de equilíbrio de fases e de metaestabilidade?
Dê o diagrama de fases para cada tipo de sistema a seguir. Em cada um, identifique as regiões e as curvas, os constituintes presentes (compostos, azeótropos etc.) e a fase de cada um (sólida, líquida, gasosa). (a) Diagrama de um sistema de um componente, com a pressão em função da temperatura. A densidade do líquido é maior que a do sólido. (b) Diagrama de um sistema binário com fases sólidas e líquidas, no plano da temperatura-composição. Há um composto
que funde congruentemente, e a solubilidade em fase sólida é desprezível.