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Diagrama de fases

Diagrama de fases é um gráfico que apresenta as condições de temperatura e pressão para a ocorrência das transformações de estados físicos de uma matéria.

Por: Diogo Lopes Dias Diagrama de fases que indica as condições para encontrarmos a água nos variados estados

Diagrama de fases que indica as condições para encontrarmos a água nos variados estados

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
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
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)
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 – 56,57oC, temos esta substância nos estados sólido, líquido e gasoso, ao mesmo tempo,

  • a partir de 73,8 bar 31 e 31oC, 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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