Phase Composition Binary Options

Determinação Experimental de Diagramas de Fase de 2 Componentes Como um exemplo, iríamos ver como se pode determinar a estabilidade de uma mistura de 2 fases minerais, A e B. Para realizar estas experiências, começamos com minerais puros A e B e Em seguida, fazer misturas em proporções variadas. Cada uma destas misturas, mais o A puro e o B puro, representam composições diferentes. Neste caso, vamos apenas ver como a estabilidade varia de acordo com a temperatura e composição, mantendo a Pressão constante em 1 atmosfera. Este tipo de experimento pode ser feito em um forno com temperatura controlada. A pressão não tem de ser controlada porque as relações de fase serão determinadas à pressão atmosférica. As várias composições são colocadas numa cápsula que não reagirá com nenhuma das fases produzidas. Geralmente isso seria platina. Cada mistura é então colocada no forno, a temperatura é elevada até um certo ponto e mantida a essa temperatura durante tempo suficiente para o equilíbrio entre todas as fases ocorrer. As cápsulas são então rapidamente removidas do forno e extinguidas rapidamente. A rápida diminuição da temperatura que ocorre durante a têmpera ajuda a assegurar que não ocorrem reacções adicionais e a montagem de fase que estava presente à temperatura mais elevada é preservada à temperatura ambiente. Durante a extinção, verifica-se que qualquer líquido que pode estar presente a uma temperatura elevada é de vidro. Após a desactivação, cada cápsula é aberta e as fases presentes são determinadas usando um microscópio. No exemplo mostrado, utilizamos símbolos diferentes para representar as associações de fase mineral presentes para cada corrida de composição. Neste conjunto de experi�cias 6 s� encontradas diferentes associa�es e s� representadas num diagrama com a Temperatura do experimento tra�do no eixo vertical e a composi�o em termos de A ou B tra�dos no eixo horizontal. Note-se que as parcelas A puras a 100 A correspondem a 0 B e as parcelas B puras a 100 B, o que corresponde a 0 A. Note-se também que não foram realizadas experiências a temperaturas superiores àquelas em que o primeiro líquido completo apareceu para cada composição. Uma vez que os pontos são plotados, podemos então desenhar as melhores curvas ou linhas entre os pontos de dados para determinar os campos de estabilidade de Temperatura-Composição para as várias montagens de fase. Estas curvas / linhas são mostradas aqui e os campos de estabilidade para cada conjunto de fase são marcados. O diagrama de fase resultante é chamado de diagrama eutético binário. Nem todos os diagramas binários de fusão se parecem com isso, mas este é o mais simples eo tipo que vamos discutir primeiro. SISTEMAS EUTECTICOS DE DOIS COMPONENTES A Figura 1 mostra os diagramas de fase de dois componentes mais simples. Os componentes são A e B, e as fases possíveis são cristais puros de A, cristais puros de B e líquido com composições que variam entre A puro e B. puro. As composições são traçadas na parte inferior do diagrama. Note-se que a composição pode ser expressa como uma percentagem de A ou uma percentagem de B, uma vez que a percentagem total deve somar 100. (As composições podem também ser expressas como fracção molar de A ou B, caso em que o total deve somar A 1). A temperatura ou pressão é plotada no eixo vertical. Para o caso apresentado, consideramos que a pressão é constante e, portanto, têm traçado a temperatura no eixo vertical. As curvas que separam os campos de Líquido A de Líquido e Líquido B de Líquido são denominadas curvas liquidus. A linha horizontal que separa os campos de Líquido A e Líquido B de A B é sólida, é denominada solidus. O ponto, E, onde as curvas liquidus e solidus se cruzam, é denominado ponto eutético. No ponto eutético neste sistema de dois componentes, todas as três fases, isto é líquido, cristais de A e cristais de B, todos existem em equilíbrio. Observe que o eutectic é o único ponto no diagrama onde isso é verdade. Como observamos um sistema em pressão constante, a regra de fase neste caso é FC 1 - P. O ponto eutético é, portanto, um ponto invariante. Se mudarmos a composição do líquido ou a temperatura, o número de fases será reduzido para 2. Se o sistema contém apenas A puro, então o sistema é um sistema de um componente e a fase A funde a uma única temperatura, a temperatura de fusão De A puro, T m A. Se o sistema contiver apenas B puro, então é um sistema de um componente e B funde apenas à temperatura de fusão de B puro, T m B. Para todas as composições entre A puro e B puro, a temperatura de fusão é drasticamente reduzida, e a fusão começa na temperatura eutéctica T E. Note-se que para todas as composições entre A e B a fusão também ocorre em uma faixa de temperaturas entre o solidus eo liquidus. Isto é verdadeiro para todas as composições exceto uma, a do eutético. A composição eutética funde a uma única temperatura, T E. Consideremos agora a cristalização de um líquido com a composição X na Figura 1. Em primeiro lugar, no entanto, devemos estabelecer a seguinte regra, que deve sempre ser obedecida: Regra 1 - Na cristalização em equilíbrio ou fusão em um sistema fechado, a composição final de O sistema será idêntico à composição inicial do sistema. Por conseguinte, de acordo com a regra 1, a composição X, que é constituída por uma mistura de 80 A e 20 B, terá como produto final cristalino uma mistura de 80 cristais de A e 20 cristais de B. A composição X será toda Líquido acima da temperatura T 1, porque ele vai estar no campo de todo o líquido. Se a temperatura for reduzida para T 1. A T 1 cristais de A começam a formar. Uma diminuição adicional da temperatura provoca a formação de mais cristais de A. Como resultado, a composição líquida deve tornar-se mais enriquecida em B à medida que mais cristais de forma A fora do líquido. Assim, com a diminuição da temperatura, a composição líquida mudará do ponto 1 para o ponto 2 para o ponto 3 para o ponto E à medida que a temperatura é reduzida de T 1 para T 2 para T 3 para T E, respectivamente. A todas as temperaturas entre T 1 e T E. Duas fases estarão presentes no sistema líquido e cristais de A. Na temperatura eutética, T E. Os cristais de B começarão a se formar, e três fases coexistirão cristais de A, cristais de B e líquido. A temperatura deve permanecer em T E até desaparecer uma das fases. Assim, quando o líquido cristaliza completamente, permanecerá apenas o sólido puro A e o sólido puro B e a mistura destas duas fases sólidas estará nas proporções da mistura original, isto é 80 A e 20 B. O histórico de cristalização da composição X pode ser Escrito em forma abreviada como se segue: Tgt T 1 - todo líquido em TE - líquido ABT lt TE - AB todo sólido Se fôssemos parar o processo de cristalização em qualquer ponto durante a cristalização e observar quanto de cada fase está presente Podemos usar o exemplo a seguir para determinar o que veríamos. Por exemplo, a uma temperatura T2, a quantidade de cristais de A e de líquido (as únicas duas fases presentes a esta temperatura) poderia ser determinada medindo as distâncias a e b na figura 1. As percentagens seriam então dadas pela regra de alavanca : Cristais de A b / (ab) x 100 líquido a / (ab) x 100 Note-se que uma vez que a quantidade de cristais deve aumentar com a queda de temperatura a distância proporcional entre a linha vertical que marca a composição inicial eo liquidus aumenta à medida que a temperatura cai . Assim, a distância utilizada para calcular a quantidade de sólido é sempre medida em relação ao lado líquido da composição inicial. À temperatura T 3. Note que mais cristais devem ter se formado uma vez que a distância proporcional d / (cd) é maior que a distância proporcional b / (ab). Assim, em T 3, a regra de alavanca dá: cristais de A d / (d c) x 100 líquido c / (c d) x 100 Em T 3. Observe que a composição do líquido é dada no ponto 3, ou seja 53 A, a composição do sólido é pura A, ea composição do sistema é ainda 80 A e 20 B. Certifique-se de compreender a diferença entre a composição do líquido Fases ea quantidade ou percentagem das fases. O processo de fusão é exatamente o inverso do processo de cristalização. Isto é, se começássemos com a composição X a alguma temperatura abaixo de T E, o primeiro líquido se formaria em T E. A temperatura permaneceria constante a T E até todos os cristais de B terem sido fundidos. A composição líquida iria então mudar ao longo da curva liquidus de E para o ponto 1 à medida que a temperatura aumentava até a temperatura T1 ser atingida. Acima de T 1, o sistema conteria apenas líquido com uma composição de 80 A e 20 B. O processo de fusão em forma abreviada está listado abaixo: T lt TE - todo sólido AB em TE - Líquido ABT gt T 1 - todo LiquidBinary Os diagramas de fase sólido-líquido mostram as relações de fase em misturas de dois ou mais componentes e são muito importantes na compreensão do comportamento de misturas na metalurgia, ciência de materiais e geologia. Neste exercício, você medirá as curvas de resfriamento do sistema naftaleno-bifenil (grupo 1) ou do sistema naftaleno-dureno (1, 2, 4, 5-tetrametilbenzeno) (grupo 2). A partir destes dados você irá gerar o diagrama de fase para o sistema e determinar fus H eo ponto de fusão para as duas substâncias puras em seu sistema. CUIDADO Preste muita atenção às precauções de saúde e segurança que acompanham as substâncias utilizadas neste exercício. Tenha cuidado ao manusear estes compostos para minimizar a exposição de todos a estas substâncias. O kit para este exercício que contém suprimentos (1 sonda de temperatura Vernier e 2 tubos de ensaio pequenos) para que dois grupos trabalhem neste exercício separadamente. Se dois grupos estiverem trabalhando simultaneamente neste exercício, coordene suas atividades com o outro grupo. Você vai gravar a temperatura em função do tempo usando uma sonda de temperatura Vernier conectada a um computador que executa o pacote de software LoggerPro através da interface LabPro. Clique aqui para revisar o uso da sonda de temperatura e do software LoggerPro. Cada dia você precisará realizar uma calibração de três pontos (0 C, temperatura ambiente e 100 C são convenientes) da sonda de temperatura para assegurar leituras precisas e precisas. Escolha os parâmetros de aquisição LoggerPro para que você tome dados suficientes para ver claramente a quebra e as detenções na curva de resfriamento. Pesar precisamente a quantidade apropriada de cada substância para se obter a fracção molar desejada (a massa máxima deve ser inferior a cerca de 3 g). Colocar as substâncias no suporte da amostra (um pequeno tubo de ensaio) e aquecer até à fusão (um copo de água quente / fervente é suficiente para isso). Misture bem. Coloque a sonda de temperatura na amostra e comece a gravar a temperatura. A chave para resultados de alta qualidade neste exercício é o resfriamento lento para evitar super-resfriamento 1,2 e para permitir a observação das pausas e prisões. A taxa pode ser cerca de 1 C / min, mas pode ser mais, ou menos, dependendo do sistema. A literatura 1,2,3 sugere usar um banho de gelo para acelerar o processo de resfriamento, você pode decidir se esta é uma escolha sábia. A amostra também deve ser agitada à medida que esfria, o que é melhor realizado manualmente. A sonda de temperatura funciona bem como uma haste de agitação como faz um pedaço de arame dobrado em um loop na extremidade. É altamente recomendável que você visualmente monitorar a amostra durante todo o processo de resfriamento como as quebras podem ser difíceis de reconhecer a partir das curvas de resfriamento sozinho, mas a formação de um sólido a partir da fusão é visualmente muito óbvio. Prepare amostras suficientes para cobrir a gama de fracções molares necessárias para preparar o diagrama de fases. Sugere-se que você comece com uma das substâncias puras na primeira semana, meça sua curva de resfriamento e, em seguida, adicione mais do outro componente para formar uma nova mistura. Tratar a nova amostra como descrito acima. Este método irá reduzir a quantidade de material utilizado em sua análise, mas cuidado extremo deve ser tomado porque se qualquer amostra é perdida durante a execução anterior a nova fração molar (e, portanto, os seus dados de lá em diante) será errada. Se você perder qualquer amostra durante uma corrida, você precisará preparar uma nova amostra na próxima composição. Na segunda semana do exercício repita o processo com o outro componente. É aconselhável que os dois conjuntos de dados se sobreponham (tenha várias composições em ambos os conjuntos de dados iguais) e para verificar a coerência dos dados após cada semana, para que possa corrigir quaisquer erros. Dependendo de como idealmente sua mistura se comporta, pode ser necessário obter vários pontos em frações molares baixas e altas de um componente da mistura para facilitar a determinação de fus H para cada componente. É, portanto, benéfico para graficar seus dados como você obtê-lo, e depois de ter obtido dados suficientes, tente ajustá-lo, conforme descrito abaixo. Eliminar os resíduos no frasco apropriado. Pode ser necessário utilizar um solvente (tal como acetona) para limpar bem o recipiente da amostra, e este também deve ser eliminado adequadamente. Em nenhuma circunstância os sólidos orgânicos devem ser colocados em uma lata de lixo ou descarregados pelo dreno. Resultados e Análise Figura 1. Diagrama de fase sólido-líquido generalizado para um sistema binário constituído por composto A e composto B. As isopletas marcadas com 1. 2 e 3 correspondem às curvas de arrefecimento mostradas na Fig. 2. Se considerarmos um sistema binário sólido-líquido composto do composto A e do composto B, no qual os sólidos são essencialmente insolúveis um no outro (isto significa que o estado sólido é composto pelos dois sólidos existentes em seus próprios estados puros separados) , Podemos desenhar o diagrama de fases mostrado na Fig. 1 a alguma pressão constante. Curvas de resfriamento ao longo das isopletas rotuladas 1. 2 e 3 são mostrados na Fig. 2. Observe a existência de ambas as irregularidades curtas nas curvas de resfriamento 1 e 3 na Fig. 2, conhecidas como quebras, e regiões onde a temperatura é constante por períodos de tempo mais longos, conhecidos como prisões ou paradas. As rupturas nas curvas de arrefecimento ao longo das isopletas 1 e 3 correspondem a temperaturas nas quais um sólido puro está começando a cristalizar para fora do líquido fundido. No caso da curva de arrefecimento ao longo da isopleta 1. É puro composto A que está cristalizando, enquanto que na curva de arrefecimento ao longo da isopleta 3. É pura cristalização do composto B. Numa interrupção, toda a fase líquida cristaliza. Então, o que veríamos como uma dessas misturas é resfriado seria uma faixa de ponto de fusão, o limite superior correspondente à ruptura (primeira aparição de um sólido) e o limite inferior correspondente à parada (última gota de líquido solidifica). Figura 2. Curvas de resfriamento correspondentes aos isopletais mostrados na Fig. 1. A curva de arrefecimento 1 é para uma mistura rica em composto A, enquanto a curva de arrefecimento 3 é para uma mistura rica em composto B e a curva de arrefecimento 2 corresponde a uma mistura com a composição eutéctica. Observe o pequeno mergulho na temperatura antes de cada pausa e parada que indica super-resfriamento da mistura de refrigeração lenta deve minimizar este efeito. Obviamente, uma substância pura não apresentaria rupturas, uma vez que estas são apenas características das misturas e, por conseguinte, a curva de arrefecimento de uma substância pura consistiria numa única interrupção a uma temperatura correspondente ao seu ponto de fusão. A curva de resfriamento ao longo da isopleta 2 é especial por não ter quebras, apenas uma parada, naquilo que é chamado de temperatura eutética. E uma mistura que mostra esse comportamento é dito ter a composição eutética. O ponto em um diagrama de fase sólido-líquido correspondente à temperatura eutética e composição eutética é chamado de ponto eutético. Também é possível ir de um conjunto de curvas de resfriamento para o diagrama de fase correspondente. Se fôssemos coletar um número suficiente de curvas de resfriamento e representar graficamente as temperaturas a que as quebras em função da composição, então geraríamos a porção liquidus do diagrama de fases. As paradas, por sua vez, definiriam a temperatura eutética. A partir de um ajuste das duas curvas liquidus e um ajuste das várias temperaturas eutécticas, seríamos capazes de definir a composição eutética a partir da intersecção mútua das linhas. Embora seja possível realizar esses ajustes para equações empíricas, é mais útil derivar equações reais que descrevem as curvas liquidus, já que isso nos permitirá extrair mais informações de nossos dados. Vamos supor que os sistemas em consideração não formam soluções sólidas, isto é, os componentes existem na sua própria fase pura separada no estado sólido. Desta forma, podemos tratar o sistema como simplesmente um sólido dissolvendo em um líquido. Desde que as soluções estejam suficientemente diluídas (isto é, se comportem idealmente), podemos usar a Eq. 1 para relacionar a temperatura à qual ocorre a cristalização, T. Para a fracção molar do soluto,. Também na Eq. 1 são fus H. A entalpia dos solutos de fusão, o ponto de fusão dos solutos, T, ea constante de gás ideal, R. Esta equação pode já ser familiar a você da nossa discussão de propriedades colligative em lecture. Binary diagramas de fase Diagramas de fase são representações gráficas do líquido, vapor e fases sólidas que coexistem em várias faixas de temperatura e pressão dentro de um reservatório. Os diagramas de fase binária descrevem a coexistência de duas fases numa gama de pressões para uma dada temperatura. Sumário Diagramas de fase binários Fig. 1 é um diagrama de fase de composição de pressão (p-x-y) que mostra o comportamento típico de fase vapor / líquido para um sistema binário a uma temperatura fixa abaixo da temperatura crítica de ambos os componentes. A pressões abaixo da pressão de vapor do Componente 2, p v 2. Qualquer mistura dos dois componentes forma uma fase de vapor única. A pressões entre p v 1 e p v 2. Duas fases podem coexistir para algumas composições. Por exemplo, à pressão pb. Ocorrerão duas fases se a fracção molar do Componente 1 estiver entre x B e x E. Se a composição da mistura for x B. Será todo líquido se a composição da mistura for x E. Ele será todo o vapor. A temperatura e pressão constantes, a linha que liga uma fase líquida e uma fase de vapor em equilíbrio é conhecida como linha de ligação. Em diagramas de fase binária, como a Fig. 1. As linhas de ligação são sempre horizontais porque as duas fases estão em equilíbrio a uma pressão fixa. Para 1 mole de mistura de composição geral, z. Entre x B e x E. O número de moles de fase líquida é Eq. 1 é uma regra de alavanca inversa porque é equivalente a uma declaração relativa às distâncias ao longo de uma linha de ligação da composição global para as composições de líquido e vapor. Assim, a quantidade de líquido é proporcional à distância da composição global à composição de vapor, dividida pelo comprimento da linha de ligação. FIG. 1 Diagrama de composição de pressão para uma mistura binária a uma temperatura abaixo da temperatura crítica de ambos os componentes. Diagramas de fases como a Fig. 1 pode ser determinada experimentalmente colocando uma mistura de composição global fixa numa célula de alta pressão e medindo as pressões nas quais as fases aparecem e desaparecem. Por exemplo, uma mistura de composição x B mostraria o comportamento indicado qualitativamente na Fig. 2. A uma pressão inferior a p d (figura 1), a mistura é um vapor. Se a mistura for comprimida por injecção de mercúrio na célula, o primeiro líquido, que tem a composição x A. Aparece à pressão do ponto de orvalho, p d. À medida que a pressão é aumentada ainda mais, o volume de líquido cresce à medida que mais e mais fases de vapor se condensa. O último vapor da composição x E desaparece à pressão do ponto de bolha, p b. FIG. 2 Comportamento volumétrico de uma mistura binária a temperatura constante que mostra uma pressão de ponto de bolha. Se a temperatura do sistema estiver acima da temperatura crítica de um dos componentes, o diagrama de fases é semelhante ao mostrado na Fig. 3. À temperatura mais elevada, a região de duas fases não se estende até ao lado puro do Componente 1 do diagrama. Em vez disso, há um ponto crítico, C. Em que as fases de líquido e de vapor são idênticas. O ponto crítico ocorre na pressão máxima da região de duas fases. O comportamento volumétrico de misturas contendo menos Componente 1 do que a mistura crítica, x c. É como mostrado na Fig. 2. FIG. 4 mostra o comportamento volumétrico de misturas contendo mais Componente 1. A compressão da mistura de composição x 2 (na Fig. 3) conduz ao aparecimento de fase líquida de composição x 1 quando a pressão p d 1 é atingida. O volume de líquido primeiro cresce e depois diminui com o aumento da pressão. A fase líquida desaparece novamente quando a pressão p d2 é atingida. Tal comportamento é chamado vaporização retrógrada ou condensação retrógrada se a pressão está diminuindo. FIG. 3 Diagrama de fase de composição de pressão para uma mistura binária a uma temperatura acima da temperatura crítica do componente 1. 4 Comportamento volumétrico de uma mistura binária a temperatura constante mostrando condensação retrógrada. Se a temperatura do sistema for exactamente igual à temperatura crítica do Componente 1, o ponto crítico no diagrama de fase binário pressão-composição é posicionado a uma fracção molar Componente 1 de 1,0. FIG. 5 mostra o comportamento das regiões de duas fases à medida que a temperatura aumenta. À medida que a temperatura aumenta, o ponto crítico move-se para concentrações mais baixas do Componente 1. À medida que a temperatura crítica do Componente 2 é aproximada, a região de duas fases encolhe, desaparecendo completamente quando a temperatura crítica é atingida. FIG. 5 Regiões de temperatura, pressão e composição para as quais duas fases ocorrem em um sistema binário de líquido / vapor. FIG. 6 mostra um locus típico de temperaturas críticas e pressões para um par de hidrocarbonetos. O locus crítico mostrado na Fig. 6 é a projeção da curva crítica na Fig. 5 no plano p - T. Assim, cada ponto no locus crítico representa uma mistura crítica de composição diferente, embora a informação da composição não seja mostrada neste diagrama. Para temperaturas entre a temperatura crítica do Componente 1 e do Componente 2, a pressão crítica das misturas pode ser muito superior à pressão crítica de qualquer componente. Assim, duas fases podem coexistir a pressões muito maiores do que a pressão crítica de qualquer componente. Se a diferença de peso molecular dos dois componentes for grande, o locus crítico pode atingir pressões muito elevadas. FIG. 7 dá loci críticos para alguns pares de hidrocarbonetos. 1 Fig. 6 Diagrama pressão-temperatura: uma projeção das pressões de vapor p v 1 e p v 2) curvas e locus de pontos críticos para misturas binárias. Os pontos C 1 e C 2 são os pontos críticos dos componentes puros. FIG. 7 Curvas de pressão de vapor para hidrocarbonetos leves e loci críticos para pares de hidrocarbonetos selecionados. Os diagramas de fase binária analisados ​​aqui são os mais comumente encontrados. No entanto, os diagramas de fase mais complexos envolvendo equilíbrios líquido / líquido e líquido / líquido / vapor ocorrem em sistemas de hidrocarbonetos a temperaturas muito baixas (bem fora do intervalo de condições encontradas em reservatórios ou separadores de superfície) e em sistemas de CO 2 / petróleo bruto a temperaturas Abaixo de aproximadamente 50 ° C. Veja Stalkup 2 e Orr e Jensen 3 para revisões de tal comportamento de fase. Referências GPSA. 1972. GPSA Engineering Data Book, 9ª edição. Tulsa, Oklahoma: Associação de Fornecedores de Processadores de Gás. Stalkup Jr. F. I. 1983. Miscible Displacement, Vol. 8. Richardson, Texas: Série da monografia de Henry L. Doherty, SPE. Orr, F. M. Jr. e Jensen, C. M. 1984. Interpretação dos Diagramas de Fase de Composição Pressão para Sistemas de CO2 / Petróleo Bruto. SPE J. 24 (5): 485497. SPE-11125-PA. Dx. doi. org/10.2118/11125-PA. Artigos notáveis ​​no OnePetro Use esta seção para listar artigos no OnePetro que um leitor que queira aprender mais deve definitivamente ler Links externos Use esta seção para fornecer links para material relevante em sites que não sejam o PetroWiki e o OnePetro Veja também Para determinar composições de fases eo relativo Proporções de fases entre si em diagramas binários a regra de alavanca é usada. Composições pela Regra de Alavanca Mais uma vez de volta ao nosso sistema binário hipotético Ponto I encontra-se acima do liquidus dentro do campo líquido. Para determinar a composição de I você deve completar as seguintes etapas: Desenhe uma linha através de I perpendicular à AB junção, ou seja, A base do diagrama. Esta linha representa uma linha de composição constante e é referida como uma isopleta. O líquido em I é constituído por uma mistura de A e B, cujas proporções podem ser determinadas simplesmente pela medição do comprimento de três linhas, AI, BI e AB e, em seguida, relacionar esses comprimentos. A IB / AB 100 B IA / AB 100 Isto dá-nos a composição em massa do líquido neste ponto. Se o ponto de composição para os movimentos, então temos uma nova composição em massa para esse ponto representado pelo novo líquido. Ponto Z No ponto representado por Z há várias questões a serem consideradas: Qual é a composição em massa de Ponto Z Ponto Z tem A mesma composição em massa do Ponto I, utilizada acima, uma vez que se encontra na mesma isopleta, mas a uma temperatura mais baixa. Que fases estão presentes O ponto Z encontra-se no campo onde duas fases, B L, estão no equilíbrio, portanto as duas fases presentes têm que ser soild B e líquido. Quais são as proporções das fases presentes Para determinar as proporções de BL em Z, execute os seguintes passos: Desenhe uma linha através de Z, paralela à base do diagrama (Esta linha está a uma temperatura constante e é uma isoterma). Esta linha deve estender-se apenas para os limites do campo BL - Pontos X e Y. Meça os três segmentos de linha - ZX, Zy e XY e proporcione esses comprimentos usando a regra de alavanca. Quais são as composições das fases presentes no ponto Z se examinássemos o sistema veríamos cristais de B em uma matriz vítrea (o Líquido) em equilíbrio. Os pontos X e Y nos ajudam a determinar as composições das duas fases. Como este é o sistema binário mais simples possível, um que não exibe solução sólida, todas as fases sólidas são de composição fixa. O ponto Y encontra-se no lado direito do sistema binário onde temos 100 B e 0 A, pelo que o sólido representado por Y deve ter uma composição de Pure B. A composição do líquido em equilíbrio com o B puro é representada por X , Na superfície liquidus. Para determinar a composição do Líquido em X, desenhe uma isopleta até a base do diagrama. Agora, mede três segmentos de linha AX, BX e AB, relaciona-os usando a Regra de Alavanca para obter a composição do líquido X, em termos de A e B, os dois componentes que definem o sistema. As composições líquidas são sempre expressas em termos dos dois componentes do membro de extremidade que definem o sistema. Do mesmo modo, a composição de qualquer fase sólida (100 B, 0 A) e a composição a granel (40 A, 60 B) de qualquer líquido são também expressas em termos dos componentes do membro final. Chegamos agora ao objectivo principal deste artigo - A aplicação dos métodos anteriores ao estudo de diagramas de fases. Uma liga binária pode ter quatro tipos diferentes de constituição: (a) Uma mistura de duas fases imiscíveis (felizmente isto é raro). (B) Uma única fase na qual os átomos de ambos os tipos ocupam posições na mesma rede - uma solução sólida. (C) Uma fase com estrutura diferente da de qualquer dos constituintes - um composto intermetálico. (D) Uma mistura íntima de duas fases - uma liga de duas fases. Não pode haver mais de duas fases em equilíbrio em geral. Soluções sólidas são muito comuns. Se eles incluem um dos elementos que se diz ser primário, caso contrário, eles são secundários. Se os dois elementos têm a mesma estrutura, tal como cobre e níquel, a solução sólida pode estender-se de um para o outro. Mas a maioria dos sistemas tem uma sucessão de soluções sólidas e compostos intermetálicos, como exemplificado na Fig. 6. Os intervalos dos vários campos de fase quase sempre variam com a temperatura. Figura 6: Diagrama de fase binário mostrando duas soluções sólidas primárias e uma solução sólida secundária,. A Figura 6 é chamada diagrama de fase. Os dois elementos são designados por A e B. E perto de A podemos ver que uma solução sólida de B em A é formada à temperatura T. Esta se estende de C a D. Em D é saturado com B. E mais do metal B faz com que uma segunda fase para formar a região de duas fases se estenda de D para E. Entre E e F só está presente, e de F para G há outra região de duas fases. Finalmente, há outra solução sólida, de átomos de A em B. A região pode ser tão estreita que nenhuma variação de composição é observável é quase um composto químico. Os vários campos de fase - monofásicos e bifásicos - geralmente variam com a temperatura e, por vezes, uma outra estrutura aparece a temperaturas mais elevadas. O líquido L é uma tal fase, mas não vamos lidar com este fenómeno aqui métodos de raios-X são de pouco uso em lidar com líquidos. O objetivo da pesquisa metalográfica é medir as extensões das várias regiões monofásicas e bifásicas a diferentes temperaturas. O primeiro passo para examinar as ligas de dois metais é estabelecer as estruturas destes metais, isto é normalmente fácil, uma vez que os metais têm muitas vezes uma das estruturas cujos padrões são mostrados na Fig. 4. Em seguida, examinamos até que ponto as regiões de solução sólida se estendem. Isso podemos fazer tirando fotografias de ligas de diferentes composições próximas aos elementos e vendo quando surgem linhas extras de uma nova fase. Este no entanto é apenas rústica. Para encontrar com precisão um ponto como D. Traçamos um gráfico do parâmetro de rede a contra a composição (assumindo que a estrutura é cúbica), então medimos o parâmetro de rede da mesma fase em qualquer liga de duas fases em uma região de duas fases as composições das duas fases são fixas e somente As proporções mudam. O ponto limite D é dado pelo ponto no gráfico onde o parâmetro de rede de duas fases está (Figura 7). Figura 7: Determinação da solubilidade de B em A. Para encontrar os equivalentes do ponto D em diferentes temperaturas, temos de aquecer a liga em massa até atingir o equilíbrio. (O tempo necessário deve ser encontrado por tentativa e erro - ou seja, por encontrar tempos que dão resultados consistentes.) Pó é então retirado da liga, e este tem que ser recozido novamente à mesma temperatura para remover os efeitos de Trabalho a frio (Seção 1). O pó deve estar em um pequeno recipiente que pode ser subitamente mergulhado em água fria (temperado), com a esperança de que a estrutura de alta temperatura é preservada. Não podem ser dadas regras precisas tanto quanto depende das propriedades do sistema de liga considerado. Um método mais simples é tirar fotografias às temperaturas requeridas, mas isso requer câmeras especializadas de alta temperatura que podem não estar disponíveis. O procedimento de extinção deve ser sempre tentado primeiro. Existem muitos problemas neste tipo de trabalho, e nenhuma conta pode lidar adequadamente com todos eles. Encontrar as condições adequadas é geralmente uma pesquisa em si e métodos de raios-X pode muitas vezes ajudar a encurtar o tempo de investigação. Por exemplo, a falta de equilíbrio geralmente leva a linhas alargadas. Para ligas diferentes do cúbico, o trabalho é mais complicado, mas os princípios são os mesmos. Para uma estrutura hexagonal, dois parâmetros de rede podem ser usados ​​e um pode agir como um cheque no outro. (Espera-se que eles dêem a mesma resposta) Cópia de direitos autorais 1984, 1998 União Internacional de Cristalografia