Diagrammi di fase: Soluzione solida completa
I diagrammi di fase rappresentano le fasi di equilibrio in base a varie combinazioni di variabili di stato. Uno degli esempi più significativi è il diagramma di stato associato ai sistemi binari, in cui i due componenti sono completamente miscibili tra loro, sia nello stato solido che liquido.
Il diagramma dei sistemi binari con soluzione solida completa presenta un comportamento simile a quello mostrato nella figura qui sotto:
Questo diagramma rappresenta la temperatura sull’asse delle ordinate e la composizione sull’asse delle ascisse, espressa in frazione molare o composizione percentuale.
Lettura del diagramma
Nel diagramma, le temperature di fusione dei componenti puri sono indicate come t_A e t_B. A temperature più elevate della regione bifasica, indipendentemente dalla composizione, si ha una fase liquida, il che implica una completa miscibilità dei due componenti nello stato liquido. In questo sistema, A e B sono completamente solubili anche nello stato solido, in conformità alle regole di Hume-Rothery per i sistemi metallici, che stabiliscono criteri basati sulla differenza dei raggi atomici, sulla struttura cristallina, sull’elettronegatività e sulla valenza.
A temperature basse, all’interno della regione di fase singola della soluzione solida, si osserva un campo di fase singola. Tra i due campi a fase singola si trova una regione bifasica, delimitata rispettivamente da Liquidus e Solidus, che rappresentano il confine sopra il quale il sistema è completamente solidificato.
Per una data composizione e temperatura all’interno della regione bifasica, vi è un equilibrio tra un liquido ricco di A e una soluzione ricca di B. Operando a temperatura costante e tracciando una linea orizzontale, si intersecano le curve in due punti, corrispondenti alle composizioni del liquidus, solidus e dei componenti A e B.
La linea che collega le composizioni delle due fasi è nota come linea di equilibrio. Per saperne di più sulla frazione molare puoi leggere questo approfondimento su [frazione molare](https://chimica.today/stechiometria/frazione-molare-esercizi-svolti), che ti sarà utile per comprendere meglio le proprietà della soluzione solida completa.