Diagramma di fase del zolfo e dell’anidride carbonica
Il diagramma di fase del zolfo è complesso a causa della sua presenza in diverse forme come lo stato solido, liquido e gassoso, nonché in varianti rombiche e monocliniche.
Dal punto di vista strutturale, il [zolfo](https://chimica.today/chimica-generale/zolfo) è costituito da molecole, principalmente composte da un gruppo di otto atomi disposti ad anello (cicloottazolfo S8) e presenta il fenomeno del [polimorfismo](https://chimica.today/chimica-generale/polimorfismo-e-isomorfismo).
Esistono due forme [allotropiche](https://chimica.today/chimica-generale/allotropia):
– Forma α, rombica stabile fino a 95.5 °C, con cristalli bipiramidali e aggregati granulari.
– Forma β monoclina stabile da 95.5 °C a 119°C (temperatura di fusione).
I dati sperimentali pressione-temperatura ottenuti riscaldando lo zolfo in un recipiente chiuso precedentemente svuotato dell’aria, possono essere rappresentati nel diagramma di fase.
Interpretazione
Nel diagramma, la curva AB esprime la variazione della pressione di vapore (sublimazione) dello zolfo α (rombico) con la temperatura. Quando la temperatura raggiunge i 95.6 °C (pressione di sublimazione = 10^-2 mm Hg), lo zolfo passa alla forma β monoclina. La temperatura rimane costante durante la trasformazione (passaggio di fase cristallina). La curva BC esprime la variazione della pressione di sublimazione dello zolfo monoclino con la temperatura.
La trasformazione da una forma cristallina in un’altra avviene lentamente. Riscaldando rapidamente lo zolfo α, questo fonde a 112.8 °C senza trasformarsi in zolfo monoclino.
Le linee BD e CD nel grafico esprimono rispettivamente l’andamento del punto di trasformazione dello zolfo α in zolfo β e del punto di fusione dello zolfo β monoclino con il variare della pressione esterna.
Il punto triplo F individuato dalla pressione esterna uguale a 1280 atm e dalla temperatura uguale a 151 °C, è importante in quanto indica che a pressioni superiori a 1280 atm lo zolfo α rombico fonde senza passare a zolfo β monoclino, anche se viene riscaldato lentamente.
Diagramma di fase dell’anidride carbonica
L’anidride carbonica in condizioni ambiente (15 °C, 1 atm) è un gas incolore, più denso dell’aria, e dall’odore leggermente irritante. Qui di seguito, il diagramma di fase dell’anidride carbonica e le sue caratteristiche.
Il punto triplo dell’anidride carbonica coincide con la temperatura di – 56.6 °C e con la pressione di 5.2 atm, superiore a quella standard di 1 atm.
Se riscaldiamo l’anidride carbonica solida a partire da temperature molto basse sotto la pressione esterna costante di 1 atm, la sostanza sublima alla temperatura di – 78.5 °C senza passare attraverso lo stato liquido. Questo fenomeno trova applicazione pratica nell’utilizzo dell’anidride carbonica come refrigerante per la conservazione degli alimenti.
Il noto “ghiaccio secco” è, di fatto, anidride carbonica allo stato solido. Un’ultima considerazione: mentre la pendenza della curva di transizione solido-liquido dell’acqua è negativa, quella dell’anidride carbonica è positiva, dovuta al diverso comportamento dei volumi del solido e del liquido.
Il diagramma di fase delle due sostanze evidenzia le proprietà uniche e importanti di queste due sostanze e le loro variazioni a diverse condizioni di temperatura e pressione.