Diagramma di fase di liquidi parzialmente miscibili: spiegazione e interpretazione
Il diagramma di fase è uno strumento utilizzato per rappresentare lo stato di un sistema costituito da una sostanza o da una miscela. Quando si uniscono volumi uguali di due liquidi immiscibili, come il n-ottano e l’acqua, si formano due fasi distinte e separate. Questo fenomeno si verifica quando la forza di attrazione tra molecole simili è molto maggiore rispetto a quella tra molecole diverse, risultando in sostanze immiscibili.
Diversamente, se si mescolano volumi uguali di etanolo e acqua, si ottiene una soluzione in quanto i due liquidi sono totalmente miscibili. Tuttavia, ci sono casi in cui due liquidi sono parzialmente miscibili, come nel caso di acqua e fenolo, dove si verifica una stratificazione, ottenendo due fasi distinte con volumi diversi rispetto a quelli inizialmente presenti.
Un sistema binario che presenta due fasi ha due gradi di libertà, e, a una determinata temperatura e pressione, ogni fase ha una composizione definita. Per rappresentare il fenomeno della miscibilità parziale, si utilizza un diagramma di fase in cui la composizione della miscela è riportata sull’asse delle ascisse (solitamente espressa come frazione molare) e la temperatura sull’asse delle ordinate. Nelle regioni in cui i due liquidi sono parzialmente miscibili, l’energia di mescolamento di Gibbs è maggiore di zero. Il gap di miscibilità diminuisce all’aumentare della temperatura fino a giungere a una temperatura critica, oltre la quale i due liquidi diventano miscibili, formando una sola fase.
Un esempio concreto è rappresentato dal diagramma di fase del metilacetato e del solfuro di carbonio, dove la miscela è costituita da 6.0 moli del componente A e da 4.0 moli del componente B. La frazione molare del componente B è quindi pari a 0.40 a 200 K.
Considerando questi concetti, i diagrammi di fase rappresentano uno strumento prezioso per comprendere il comportamento e le caratteristiche delle miscele, consentendo una valutazione dettagliata delle interazioni tra le sostanze coinvolte.
In conclusione, l’analisi dei diagrammi di fase risulta fondamentale per comprendere fenomeni come la miscibilità parziale dei liquidi, fornendo informazioni dettagliate sulle fasi presenti, le loro composizioni e il comportamento del sistema a diverse temperature e pressioni.