Resumo de Química - Diagrama de fases

O diagrama de fases é o nome dado a um gráfico que contém, ao mesmo tempo, todas as fases termodinâmicas. Essas fases são os conhecidos estados físicos, ou seja, solido, líquido e gasoso.

O diagrama faz parte da físico-química, área que estuda as propriedades físicas e químicas das matérias, e define os pontos de sublimação, solidificação e ebulição.

Podemos ver o diagrama de fases sendo usado em várias áreas de atuação, a exemplo da engenharia, matemática,  química, física, mineralogia, geologia e ciência dos materiais.

O gráfico  pode ser visto ainda como uma divisão de três partes. Cada uma das linhas que simboliza um dos estados físicos da matéria divide os pontos onde podemos encontrar os compostos nos estados líquido, sólido e gasoso.

O diagrama de fases

O diagrama de fases é, geralmente, composto por dois eixos:  X e Y. O eixo X, que tem o sentido horizontal, determina a temperatura, enquanto o eixo Y, que tem o sentido vertical, determina a pressão. Outras medidas também podem ser vistas nos diagramas.

Ainda temos no diagrama o ponto triplo. Esse é o ponto onde os três estados físicos, ou seja, sólido, líquido e gasoso, coexistem simultaneamente e em equilíbrio. Existem diferentes pontos triplos para cada tipo de material ou substância.

No diagrama de fases podemos analisar as seguintes mudanças de estados físicos: fusão, solidificação, vaporização, condensação, sublimação e ressublimação.

  • Fusão: é o ponto de passagem de uma substância do estado sólido para o estado líquido.
  • Solidificação: ponto de mudança de uma substância líquida para o estado sólido.
  • Vaporização: é a passagem de uma substância em estado líquido para o gasoso.
  • Condensação: é a mudança de estado físico gasoso para o estado líquido.
  • Sublimação: ponto de mudança de uma substância em estado sólido para o estado líquido.
  • Ressublimação: é a mudança entre o estado gasoso para o sólido.

Elementos do diagrama de fases

Os elementos que compõe o diagrama de fases são os seguintes:

Curva de fusão – essa curva é a responsável por separar as áreas onde as substâncias mudam de estado sólido para líquido.

Curva de vaporização – essa curva separa as áreas onde os elementos correspondem aos estados líquido e vapor.

Curva de sublimação – curva responsável por separar as áreas das substâncias em fase sólida e vapor.

Ponto triplo – ponto onde os três estados físicos da matéria se encontram.

Ponto crítico – esse ponto delimita o estado de vapor, estágio impossível de diferenciar os estados líquido e vapor, determinando assim quando uma substância passa a ser gás.

Os tipos de diagramas 

Existem vários tipos diferentes de diagramas de fases. Eles são divididos em quatro principais grupos. São eles: diagramas de fase bidimensionais, diagramas de fase tridimensionais, diagramas de fase binários e diagramas de fase de cristais.

Diagramas de fase bidimensionais

Esses são os modelos de diagrama de fases mais comuns. Neles, vemos os pontos de fusão dos estados líquidos, sólidos e gasosos de uma única substância. Essas mudanças são medidas de acordo com a pressão e a temperatura a que a substância é exposta.

Cada curva diz respeito a um ponto onde a energia leva a mudança de estado. Essas mudanças vão variar de acordo com as influências da pressão e da temperatura. As áreas onde as mudanças ocorrem podem ser chamadas de limites de fase ou de contornos.

Alguns desses limites de fase terminam em um ponto do diagrama de fases. Os pontos são chamados de crítico ou ainda estado crítico. Esse feito, conhecido como fluído supercrítico, acontece, por exemplo, quando a fase líquida e gasosa se tornam indistinguíveis.

Diagramas de fase tridimensionais

Nesse tipo de diagrama pode-se observar três tipos de grandezas termodinâmicas diferentes. Por exemplo, o diagrama PVT, ou P-v-T, mostra em um só gráfico a pressão (P), volume específico (v) e temperatura (T).

 Os estados sólido, líquidos e gasoso são vistos em três dimensões, ou seja, em 3D. Entretanto, o ponto de crítico ainda seria representado como um ponto sobre uma superfície.

Diagramas de fase binário

Esse tipo de diagrama de fases  é mais complexo. Ele é usado quando mais de um componente está presente e, principalmente, quando a concentração, que é a razão entre o volume de uma mistura e a quantidade do elemento usado, se torna indispensável para a definição do estado da substância.

Diagramas de fase de cristais

Esse modelo é aplicado para medir os pontos de fusão de substâncias polimórficas e polimórficas. Essas substâncias têm fases que podem ser representadas por gráficos, e essas representações são semelhantes aos das fases sólidas, líquidas e gasosas.

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