Diagrammi di fase binari: interpretazione

Diagrammi di fase binari: interpretazione

I diagrammi di fase consentono di identificare le fasi presenti, la loro abbondanza e la composizione per una data temperatura e composizione. Sono ottenuti dall’analisi termica di sistemi binari e descrivono il rapporto tra temperatura e composizione o pressione e composizione della miscela.

Nei diagrammi di fase binari, possono essere presentati sistemi che seguono la Legge di Raoult, con azeotropo o eutettico. In particolare, verrà analizzato un diagramma di fase con eutettico, rappresentante una miscela di sostanze con un punto di fusione minore rispetto a quello delle singole sostanze che la compongono.

La composizione può essere espressa in frazione molare o percentuale di A o B, e le curve delimitano il campo di esistenza della fase liquida e solida, mentre una retta delimita il campo di esistenza dello stato solido.

Interpretazione del diagramma

Nel diagramma T-x, i punti Tm_A e Tm_B rappresentano rispettivamente la temperatura di fusione di A e di B. Il punto eutettico, indicato con E, delimita il campo di esistenza dello stato solido e in esso tutte e tre le fasi (liquida, cristalli di A e cristalli di B) sono in equilibrio.

La temperatura di fusione per tutte le composizioni tra A puro e B puro è minore rispetto alla temperatura di fusione delle singole sostanze. Durante la cristallizzazione di un liquido, la composizione finale del sistema è uguale a quella iniziale, e la formazione di cristalli di A o B influisce sulla composizione del liquido.

A temperature comprese tra T₁ e T_E sono presenti due fasi: liquida e cristalli di A, mentre alla temperatura T_E coesistono tre fasi: liquida, cristalli di A e cristalli di B. Al di sotto di T_E, la fase liquida scompare e il liquido cristallizza completamente in cristalli di A e B, mantenendo la proporzione originaria.

In sintesi, per la composizione X: T > T₁ → tutto liquido; T₁ E → liquido + cristalli di A; T_E → liquido + A + B; T E → A + B solidi.