9 – O diagrama de temperatura-composição para o sistema binário Ca/Si é visto na Fig. 6.46.

A) Identifique os eutéticos, os compostos com fusão congruente e os com função incongruente.

B) Se um magma com composição de 20% molar em silício, inicialmente a 1500°C, for resfriado até 1000°C, que fases, e suas respectivas composições, estarão em equilíbrio? Estime as quantidades relativas de cada fase.

C) Descreva as fases em equilíbrio que são observadas quando um magma com 80% molar em Si é resfriado até 1030°C. Que fases e quantidades relativas estariam presentes numa temperatura (i) levemente acima de 1030°C, (ii) levemente abaixo de 1030°C? Faça um gráfico das porcentagens molares de Si(s) e de CaSi2(s) em função da porcentagem molar do magma que se solidifica a 1030°C.

B)

A T = 1000 °C as fases de equilíbrio serão a fase sólida de Cálcio, Ca(s), e a fase líquida, em uma composição de 13% de Si.

A regra da alavanca fornece as seguintes quantidades relativas de Cálcio e Silício:

C)

Quando um magma contendo em sua composição de 80% de Si que é mantida em equilíbrio, Si na fase sólida começa a aparecer na temperatura de 1250°C.

Um maior resfriamento causa mais aparecimento de Si na fase sólida, saindo do magma e então o magma se torna cada vez mais concentrado em Ca.

Na temperatura de T = 1030°C, tem-se uma composição de cerca de 69,5 % de Si eutético, como você pode ver pelo diagrama.

Antes que o ponto de eutético é alcançado, a regra da alavanca diz que as quantidades relativas das fases de Si sólido e liquido, que contem 69,5% de Si, são:

Antes da temperatura de 1030°C, a fase sólida tem composição de Si de 34,6% em mol da quantidade total da mistura heterogênea, assim o liquido eutético é cerca de 65,4% em mol.

Analisando agora em relação ao composto CaSi2.

Na terceira temperatura eutética, que é cerca de 792°C, ocorre o aparecimento na fase sólida da liga CaSi2, e como o magma nessa temperatura esfria, ambos os compostos Si e CaSi2 na fase sólida congelam e saem da composição do magma, enquanto que a concentração do magma permanece constante.

Na temperatura levemente abaixo de 1030°C, todo o magma terá Si e CaSi2 sólido congelado com as quantidades relativas de:

Assim, logo abaixo da temperatura de 1030°C, a concentração de Si na fase sólida é 40% da quantidade total da mistura heterogênea e a concentração de CaSi2 na fase sólida é 60% em termos molares.