Diagrama de fases

Denomina-se diagrama de fases um gráfico que apresenta três curvas, separando três áreas diferentes, tendo no eixo x a temperatura em graus Celsius (^oC) e no eixo y a pressão, geralmente, em milímetros de mercúrio (mmHg).

Modelo de um diagrama de fases padrão para qualquer substância

Este gráfico é utilizado para determinar as condições de temperatura e pressão, necessárias para a mudança de estado físico de uma substância, ou senão para tê-la em um único estado físico.

Abaixo, temos as mudanças de estados físicos que podem ser analisados no diagrama de fases:

• Fusão: passagem do estado sólido para o líquido.

• Solidificação: passagem do estado líquido para o sólido.

• Vaporização: passagem do estado líquido para o gasoso.

• Condensação: passagem do estado gasoso para o líquido.

• Sublimação: passagem do estado sólido para o gasoso.

• Ressubilimação: passagem do estado gasoso para o sólido.

1- Características fundamentais de um diagrama de fases

Toda substância apresenta um diagrama de fases, semelhante ao modelo proposto:

Modelo de um diagrama de fases contendo todos os seus componentes

Sendo que, neste diagrama de fases temos sempre os seguintes componentes:

• Área 1: área que determina as condições de temperatura e pressão nas quais encontramos a substância no estado sólido,

• Área 2: área que determina as condições de temperatura e pressão nas quais encontramos a substância no estado líquido,

• Área 3: área que determina as condições de temperatura e pressão nas quais encontramos a substância no estado gasoso ou vapor,

• Curva de solidificação (curva 1): curva que determina as condições de temperatura e pressão nas quais a substância pode sofrer fusão ou solidificação,

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• Curva de ebulição (curva 2): curva que determina as condições de temperatura e pressão nas quais a substância pode sofrer condensação ou vaporização,

• Curva sublimação (curva 3): curva que determina as condições de temperatura e pressão nas quais a substância pode sofrer ressublimação ou sublimação.

• Ponto crítico: é o ponto que determina as condições de temperatura e pressão nas quais podemos encontrar a substância apenas no estado gasoso.

• Ponto triplo: é a região do diagrama de fases em que todas as curvas se encontram, determinando assim, a condição única de temperatura e pressão, na qual encontramos a substância, simultaneamente, nos três estados físicos (sólido, líquido e gasoso).

2- Exemplo de análise do diagrama de fases de uma substância específica

Diagrama de fases para o dióxido de carbono (CO₂)

A partir do diagrama de fases do dióxido de carbono podemos determinar que:

• A uma pressão de 5,185 bar e – 56,57^oC, temos esta substância nos estados sólido, líquido e gasoso, ao mesmo tempo,

• a partir de 73,8 bar 31 e 31^oC, podemos encontrar o CO₂ exclusivamente no estado gasoso,

• Se mantivermos a temperatura em -78,5 ^oC, e variarmos a pressão de 1,013 a 73,8 bar, encontramos o CO₂ exclusivamente no estado sólido,

• A sublimação ou a ressublimação do CO₂ é realizada em quaisquer valores de pressão e temperatura entre 1,013 a 5,185 bar, e -78,5 e -56,57 ^oC,

• A fusão, solidificação, vaporização e condensação do CO₂ podem ser realizadas em valores de pressão e temperatura entre 5,185 a 73,8 bar, -56,57 e 31 ^oC.

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