Son
representaciones gráficas de las fases presentes en un sistema a varias
temperaturas, presiones y composiciones. También se conocen como diagramas de
equilibrio.
La base de
todos los diagramas de equilibrio es la regla de fases de Willard Gibbs.
F + P = C + 2
Permite
obtener los grados de libertad (F) para mantener el equilibrio en un sistema, basandose en el número de sus componentes (C) y fases presentes (P), teniendo en
cuenta la existencia de 2 variables termodinámicas independientes, usualmente
presión y temperatura.
La
información que se obtiene es:
·
Las
fases presentes en el sistema a diferentes composiciones y temperaturas bajo
condiciones de enfriamiento (equilibrio).
·
La
temperatura a la cual las diferentes fases comienzan a fundirse.
·
La
presencia de fenómenos de alotropía o polimorfismo en estado sólido.
DIAGRAMAS DE UN SOLO COMPONENTE
Las variables
independientes en sistemas de un componente están limitadas a la temperatura y
la presión ya que la composición es fija.
Una sustancia
pura como el agua puede existir en las fases sólida, líquida y gaseosa,
dependiendo de las condiciones de temperatura y presión. En algunos cambios de
fase a otra en un diagrama de un solo componente, hay cambios volumétricos que
se deben tomar en cuenta en el momento de someter estos materiales a cambios de
temperatura en un proceso de transformación.
DIAGRAMAS BINARIOS
Los sistemas
de 2 componentes o binarios tienen 3 variables independientes, nominalmente, temperatura,
presión y composición. En los sistemas de importancia a nivel industrial, donde
la presión de vapor permanece muy baja para grandes variaciones de
temperaturas, la variable presión y la
fase gaseosa pueden no ser considerada. Por ello estos diagramas pueden
reducirse a 2 dimensiones representando la composición en las abscisas y la
temperatura en las ordenadas. En los sistemas binarios bajo estas condiciones
pueden coexistir tres fases produciendo una condición invariante (punto
triple); dos fases producen una condición univariante (línea) y una fase una
condición bivariante (zona de equilibrio). Los puntos invariantes presentan
nombres particulares:
·
Diagrama Eutéctico: Sólido α + Sólido β ↔ Líquido. Es
cuando hay solubilidad total en los líquidos y nula en los sólidos; cuando el
líquido de cmomposición constante de lugar a 2 sólidos con composiciones
definidas, hasta la desaparición total del líquido a temperatura constante. Punto
invariante (F=0) en el que el líquido (L) se transforma en otros dos sólidos
diferentes (α y β).
·
Diagrama con punto de equilibrio peritéctico:
Sólido α ↔ Sólido β +
Líquido. En la reacción de un líquido y un sólido a temperatura constante, se
obtiene otro sólido; y se trata de un sólido con un punto de fusión no
congruente. Punto invariante (F=0) en el que el líquido (L) y una fase sólida (E)
se transforman en otra sólida distinta (n).
·
Diagrama con punto de equilibrio peritectoide:
Sólido γ ↔ Sólido β +
Sólido α.
Punto
invariante (F=0) en el que dos sólidos (α y β) se transforman en otro sólido
diferente (Y).
·
Diagrama con punto de equilibrio
eutectoide: Sólido γ
+ Sólido β ↔ Sólido α. Punto invariante (F=0) en el que el sólido (Y) se
transforma en otros 2 sólidos diferentes (α y β).
DIAGRAMAS TERNARIOS:
Para su
representación bidimensional, las concentraciones de los 3 componentes a P y T
dadas, se grafican sobre un triángulo equilátero:
·
Cada
vértice del triángulo representa el 1005 del componente con que se designa.
·
Las
divisiones o líneas paralelas al lado BC, dan los porcentajes de A que van
desde 0% A sobre BC hasta 100% A (vértice).
·
Análogamente,
las líneas que dividen los lados BA y BC y son paralelas a AC nos dan los
porcentajes de B, y las que dividen a CA y CB y son paralelas a AB representan
los porcentajes de C.
·
Para
graficar un punto sobre el diagrama tal como D, localicemos sus composiciones
en 30% de A, 20% de B y por ende 50% de C el cual queda definido.
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REFERENCIAS
Ø
Universidad
Nacional Autónoma de México. (s/f). Diagramas de fase. Consultado el día
13 de Enero del 2014, recuperado de: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/DIAGRAMASDEFASEBINARIOSYTERNARIOSCLASEDEDra.ROBLES_19511.pdf
Ø
(s/f). Diagramas de fase. Consultado el día 13 de
Enero del 2014, recuperado de: http://www.unalmed.edu.co/~cgpaucar/modulo7.pdf
Ø
(s/f). Diagramas de fase tema 6.
Consultado el día 13 de Enero del 2014, recuperado de: http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r59253.PDF
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