Ouro e Antimônio formam um composto com ponto de fusão congruente, AuSb 2. Essas três substâncias são miscíveis no estado líquido, porém, não formam soluções sólidas. Os respectivos pontos de fusão são
e
. Os seguintes eutéticos foram observados (Au+AuSb2+líquido -
:
de Sb) e (
líquido
de Sb).
a) Trace, de modo aproximado, o diagrama de fases temperatura-composição em mol%. Denomine cada região, indicando as fases presentes.
b) Uma solução líquida contendo
de Sb e
de Au é resfriada lentamente desde
. Trace a curva de resfriamento correspondente ao processo, explicando todos os eventos ocorridos.
c) determine a % ponderal de Au no composto
.
a) Trace, de modo aproximado, o diagrama de fases temperatura-composição em mol%. Denomine cada região, indicando as fases presentes.
b) Uma solução líquida contendo
c) determine a % ponderal de Au no composto
Passo 1
Vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos três substâncias: Ouro (Au), Antimônio (Sb) e o composto AuSb₂. Cada uma tem um ponto de fusão diferente: Au a 1064°C, Sb a 631°C e AuSb₂ a 460°C. Sabemos também que existem dois eutéticos observados, que são pontos onde diferentes proporções das substâncias formam um líquido com um ponto de fusão específico. Para resolver essa questão, vamos precisar entender de diagramas de fases de temperatura-composição e como calcular porcentagens ponderais.
Passo 2
Primeiro, vamos desenhar o diagrama de fases temperatura-composição. No eixo x, colocamos a composição em mol%. No eixo y, a temperatura. Marcamos os pontos de fusão das três substâncias e dos eutéticos fornecidos.
Passo 3
Identificamos as regiões no diagrama:
- Região sólida de Au: abaixo de 1064°C e alta % de Au.
- Região sólida de Sb: abaixo de 631°C e alta % de Sb.
- Região sólida de AuSb₂: abaixo de 460°C.
- Região líquida: acima dos eutéticos a 360°C e 456°C.
- Regiões de mistura sólido-líquido entre as temperaturas dos eutéticos.
Passo 4
Rotulamos cada região com as fases presentes:
- Solo s��lido de Au, Sb ou AuSb₂.
- Mistura de sólidas e líquido nas áreas de eutético.
- Apenas líquido acima dos eutéticos.
Passo 5
Agora, vamos para a parte b. Temos uma solução líquida com 20 mol% de Sb e 80 mol% de Au, resfriada de 1100°C. Vamos traçar essa curva no diagrama de fases que desenhamos e acompanhar o que acontece conforme a temperatura diminui.
Passo 6
Começamos acima de 1064°C, onde tudo está líquido. Ao resfriar, passamos pelo ponto de fusão do Au (1064°C), onde o Au começa a solidificar. Continuamos até atingir o eutético de 360°C, onde a mistura restante solidifica completamente.
Passo 7
Explicando os eventos:
- Inicialmente, toda a mistura está líquida.
- Ao atingir 1064°C, começa a solidificar Au, reduzindo a quantidade de líquido.
- A seguir, a temperatura continua diminuindo até chegar ao eutético, onde o líquido restante se solidifica como uma mistura de Au e AuSb₂.
Passo 8
Por último, vamos calcular a porcentagem ponderal de Au no composto AuSb₂.
Passo 9
Primeiro, encontramos as massas dos elementos no composto:
- Massa molar do Au = 197 g/mol
- Massa molar do Sb = 122 g/mol
- Massa molar de AuSb₂ = 197 + 2×122 = 441 g/mol
Passo 10
Calculamos a porcentagem ponderal de Au:
Resposta
c) A porcentagem ponderal de Au no composto AuSb₂ é aproximadamente 44,7 %.
Exercícios relacionados
16
Em relação aos diagramas de equilíbrio para sistemas que apresentam miscibilidade total no estado líquido e sólido, explique porque não há pontos de invariância, a não ser quando se tem cada um dos componentes puros. É possível nesses casos, obter curvas de resfriamento com patamares?
Em relação aos diagramas de equilíbrio para sistemas que apresentam miscibilidade total no estado líquido e sólido, explique porque não há pontos de invariância, a não ser quando se tem cada um dos componentes puros. É possível nesses casos, obter curvas de resfriamento com patamares?
Os seguintes dados foram obtidos pela análise térmica de misturas líquidas de Mg e Si :
Composição (% de Mg em peso) | Ponto de inflexão (
|
Patamar <br>
|
---|---|---|
0 | - | 1420 |
15 | 1290 | 950 |
30 | 1150 | 950 |
43 | - | 950 |
55 | 1070 | 950 |
63 | - | 1102 |
80 | 1000 | 640 |
97 | - | 640 |
100 | - | 650 |
a) Construa o diagrama de fases do sistema considerado e determine a fórmula do composto, se existir.
b) Quanto silício puro se pode obter pelo resfriamento, até , de 10 kg do líquido que contém
de Mg ? Qual a composição do líquido remanescente?
b) Quanto silício puro se pode obter pelo resfriamento, até
20
Dois metais A e B cujas massas molares são, respectivamente, 56 e , forneceram os seguintes resultados por análise térmica de suas misturas fundidas:
Dois metais A e B cujas massas molares são, respectivamente, 56 e
Composição % <br> ponderal de A |
|
|
|
---|---|---|---|
100 | - | 1100 | - |
87,04 | 1060 | 700 | - |
69,14 | 970 | 700 | - |
63,53 | 940 | 700 | 400 |
52,83 | 850 | 700 | 400 |
42,75 | 750 | 700 | 400 |
33,23 | 670 | 400 | - |
24,24 | 550 | 400 | - |
15,73 | - | 400 | - |
7,66 | 450 | 400 | - |
0 | - | 500 | - |
a) Trace o diagrama de equilíbrio entre fases e indique as fases existentes em cada zona do mesmo.
b) Determine a composição aproximada das soluções peritéticas e eutéticas, se houver.
c) Determine a fórmula do composto e seu ponto de fusão.
d) Partindo de 100 g de uma mistura fundida com em peso de A e resfriando-a lentamente até
, qual a natureza e a quantidade das fases existentes nessas condições?
b) Determine a composição aproximada das soluções peritéticas e eutéticas, se houver.
c) Determine a fórmula do composto e seu ponto de fusão.
d) Partindo de 100 g de uma mistura fundida com
A densidade do diamante é
e a da grafita é
. A
a energia de Gibbs de formação do diamante, a partir da grafita, é
. A
, qual a pressão que deve ser aplicada para estabelecer o equilíbrio entre o diamante e a grafita?